美國太空總署史匹哲太空望遠鏡的圖像顯示了為仙女座超大質量黑洞提供能量的塵埃流，揭示了這些黑洞是如何在沒有明顯光波動的情況下持續提供能量的。最近利用電腦模型和檔案資料進行的研究支持了這項發現。

這些仙女座星系的圖像使用的是美國太空總署退役的史匹哲太空望遠鏡的數據。上圖顯示了多個波長的影像，揭示了恆星、塵埃和恆星形成的區域。下圖只顯示了塵埃，更容易看到星系的底層結構。資料來源：NASA/JPL-Caltech

在美國國家航空暨太空總署（NASA）退役的史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）拍攝的影像中，數千光年長的塵埃流流向仙女座星系中心的超大質量黑洞。原來，這些塵埃流可以幫助解釋質量是太陽數十億倍的黑洞是如何飽餐一頓，卻又”安靜”地吃東西的。

當超大質量黑洞吞噬氣體和塵埃時，這些物質在掉入黑洞之前會被加熱，產生令人難以置信的光影效果——有時比整個星系的恆星還要亮。當物質以不同大小的團塊形式被吞噬時，黑洞的亮度就會波動。

但是，位於銀河系（地球的母星系）和仙女座（我們最近的星系鄰居之一）中心的黑洞是宇宙中最安靜的吞噬者之一。它們發出的微弱光線在亮度上沒有明顯變化，這表明它們吃的是少量但穩定的食物流，而不是大塊的食物。這些食物流以螺旋的方式一點一點地接近黑洞，就像水流順著下水道旋轉一樣。

今年稍早發表的一項研究將”安靜的超大質量黑洞以穩定的氣體流為食”這一假設應用到了仙女座星系。作者利用電腦模型模擬了仙女座超大質量黑洞附近的氣體和塵埃隨著時間的推移會有怎樣的表現。模擬結果表明，超大質量黑洞附近可能會形成一個小的熱氣體盤，並不斷為其提供能量。無數的氣體和塵埃流可以補充和維持這個圓盤。

但研究人員也發現，這些氣流必須保持在一個特定的大小和流速範圍內；否則，物質會以不規則的團塊形式落入黑洞，造成更多的光波動。

這張仙女座星系中心的特寫照片是由美國宇航局退役的斯皮策太空望遠鏡拍攝的，上面用藍色虛線標註了兩股塵埃流流向星系中心的超大質量黑洞（用紫色圓點表示）的路徑。資料來源：NASA/JPL-Caltech

當作者將他們的發現與來自斯皮策和美國太空總署哈伯太空望遠鏡的數據進行比較時，他們發現史匹策先前識別出的塵埃螺旋符合這些限制條件。由此，作者得出結論，這些螺旋體正在為仙女座的超大質量黑洞提供能量。

加那利群島天文物理研究所和慕尼黑大學天文台的天文物理學家阿爾穆德納-普列托（Almudena Prieto）是今年發表的研究報告的共同作者之一。 “我們有了20年前的數據，這些數據告訴了我們一些我們最初收集這些數據時沒有意識到的東西。”

史匹策號於2003年發射升空，由美國太空總署噴射推進實驗室（JPL）負責管理，它利用人眼看不見的紅外光研究宇宙。不同的波長顯示了仙女座的不同特徵，包括較熱的光源（如恆星）和較冷的光源（如塵埃）。

透過分離這些波長並單獨觀察塵埃，天文學家可以看到星系的”骨架”–氣體凝聚和冷卻的地方，有時會形成塵埃，為恆星的形成創造了條件。仙女座星系的這一景象為我們帶來了一些驚喜。例如，雖然仙女座星系和銀河系一樣是一個螺旋星系，但它的中心是一個巨大的塵埃環，而不是環繞其中心的明顯的手臂。影像也顯示，在環的一部分有一個二級洞，一個矮星系從那裡穿過。

仙女座靠近銀河系，這意味著從地球上看它比其他星系更大： 用肉眼看，仙女座的寬度大約是月球寬度的六倍（約3度）。即使史匹哲望遠鏡的視野比哈伯望遠鏡更寬，它也必須拍攝11,000 張快照，才能畫出仙女座的全貌。

JPL 為華盛頓的美國太空總署科學任務局管理史匹哲太空望遠鏡任務，直到該任務於2020 年1 月退役。科學運作在加州理工學院的斯皮策科學中心進行。太空船的運作由位於科羅拉多州利特爾頓的洛克希德-馬丁航太公司負責。資料存檔在加州理工學院IPAC 管理的紅外線科學檔案館。加州理工學院為美國國家航空暨太空總署管理JPL。

編譯自/ scitechdaily