超大質量黑洞可以透過冷卻和回收氣體來促進自身的生長，從而形成一個持續的進食和爆發循環。星系團的中心區域擁有宇宙中最大的星系，每個星係都包含一個超大質量黑洞。黑洞釋放出強大的噴流，使周圍的高溫氣體冷卻，形成細長的暖氣體絲。這些暖氣體中的一部分最終會重新落入黑洞，從而引發另一次爆發並繼續循環。研究人員利用美國太空總署錢德拉X射線天文台的數據，結合光學觀測結果，對此過程進行了研究。

天文學家發現，宇宙中最大的黑洞不僅吞噬物質，還幫助創造物質。 (半人馬座星團合成圖）圖片來源：X-ray： NASA/CXC/SAO/V。 Olivaresi et al.;Optical/IR: NASA/ESA/STSCI；H-alpha： ESO/VLT/MUSE

黑洞可以創造自己的食物

天文學家的一項重要發現表明，宇宙中最大的黑洞可以幫助維持自身的生長。 研究人員利用美國太空總署錢德拉X射線天文台和超大望遠鏡（VLT）的數據，發現了黑洞爆發冷卻周圍氣體的新證據，使黑洞更容易吸入更多物質。

這項研究的重點是七個星系團，它們包含了宇宙中一些質量最大的星系。 這些星系的核心是超大質量黑洞，其質量是太陽質量的數百萬倍到數百億倍不等。 這些黑洞產生的噴流可以噴射出巨大的能量，而這個過程的燃料正是它們所消耗的氣體。

這些圖像中顯示了所研究的兩個星系團–英仙座和半人馬座。 藍色顯示的錢德拉X 射線數據突出顯示了高溫氣體細絲，而智利光學望遠鏡VLT 的觀測數據則顯示了紅色的低溫細絲。 這些結構為了解黑洞如何與其環境相互作用提供了重要線索。

黑洞爆發如何冷卻氣體

研究結果支持這樣一個模型：黑洞爆發會引發高溫氣體冷卻，並形成狹窄的暖氣體絲。 氣體中的湍流也在這觸發過程中扮演了重要角色。

根據這個模型，這些細絲中的一些暖氣體應該會流入星系中心，為黑洞提供能量，從而引起爆發。 爆發會導致更多的氣體冷卻並為黑洞提供能量，從而引發更多的爆發。

英仙座星團合成影像。 圖片來源：X-ray： NASA/CCXC/SAO/V. Olivares et al.; Optical/IR: DSS; H-alpha： CFHT/SITELLE

天文學家發現關鍵關係

根據這個模型的預測，星系團中心的熱氣體絲和暖氣體絲的亮度之間存在著某種關係。 更具體地說，在熱氣體較亮的區域，暖氣體也應該更亮。 天文學家小組首次發現了這種關係，為模型提供了重要支持。

這結果也讓人們對這些充滿氣體的細絲有了新的認識，它們不僅對黑洞的哺育很重要，對新恆星的形成也很重要。 這項進展得益於一種創新技術，它將錢德拉X 射線資料中的熱絲從其他結構中分離出來，包括黑洞噴流產生的熱氣體中的大型空腔。

意想不到的宇宙聯繫

新發現的這些細絲的關係與水母星系尾部的關係非常相似，水母星系在穿過周圍氣體時，氣體被剝離，形成長長的尾巴。 這種相似性揭示了這兩個天體之間意想不到的宇宙聯繫，並暗示這些天體中正在發生類似的過程。

這項工作由智利聖地牙哥大學的瓦萊裡婭-奧利瓦雷斯（Valeria Olivares）領導，於1月27日發表在《自然-天文學》（Nature Astronomy）。

編譯自/ ScitechDaily