SOFIA揭示了保持银河系黑洞安静的原因

时间：2021-08-14 07:52:02 来源：

流线显示在银河系巨大黑洞周围的尘埃环的彩色图像上分层的磁场。Y形结构是温暖的材料，它朝着黑洞下落，该黑洞位于Y形的两个臂相交的位置附近。流线显示出磁场紧紧跟随尘土结构的形状。每个蓝色的手臂都有自己的区域，与其余的环完全不同，以粉色显示。学分：灰尘和磁场：NASA / SOFIA；星场图：NASA /哈勃太空望远镜

大多数星系的中心都存在超大质量的黑洞，我们的银河系也不例外。但是许多其他星系都具有活跃的黑洞，这意味着许多物质正在掉入其中，并在此“馈入”过程中发出高能辐射。另一方面，银河系的中央黑洞相对安静。NASA的红外平流层平流层天文台（SOFIA）的新观测结果正在帮助科学家了解活跃黑洞与安静黑洞之间的差异。

这些结果提供了有关银河系中心强磁场的空前信息。科学家们使用了SOFIA的最新仪器，即高分辨率机载宽带摄像机Plus，HAWC +，来进行这些测量。

磁场是不可见的力，会影响带电粒子的路径，并对整个宇宙中物质的运动和演化产生重大影响。但是磁场不能直接成像，因此人们对其作用还不太了解。HAWC +仪器检测天球尘埃颗粒发射的偏振远红外光，人眼看不见。这些晶粒垂直于磁场排列。根据SOFIA的结果，天文学家可以绘制形状并推断原本不可见的磁场的强度，从而帮助形象化自然界的基本力。

“这是我们真正看到磁场和星际物质如何相互作用的第一个实例，”加州硅谷NASA艾姆斯研究中心大学空间研究中心的天体物理学家Joan Schmelz指出。描述观察结果的论文。“ HAWC +是改变游戏规则的人。”

SOFIA先前的观测显示，气体和尘埃的倾斜环环绕银河系的黑洞，称为射手座A *（发音为“射手座A星”）。但是，新的HAWC +数据提供了该区域磁场的独特视图，似乎可以追溯该地区过去100,000年的历史。

这些SOFIA磁场观测的详细信息已在2019年6月的美国天文学会会议上提出，并将提交给《天体物理学杂志》。

黑洞的引力控制着银河系中心的动力学，但是磁场的作用一直是个谜。HAWC +的新观测结果表明，磁场强度足以限制气体的湍流运动。如果磁场引导气体通过，从而使气体流入黑洞本身，则黑洞将处于活动状态，因为它正在消耗大量气体。但是，如果磁场引导气体进入黑洞周围的轨道，那么黑洞就是安静的，因为它不吸收任何会最终形成新恒星的气体。

研究人员将来自SOFIA摄像机的中红外和远红外图像与新的流线结合在一起，从而可视化了磁场的方向。蓝色的y形结构（请参阅p）是朝着黑洞掉落的温暖材料，该黑洞位于y形的两个臂相交的位置附近。在图像上分层磁场结构可以发现，磁场遵循尘土结构的形状。每个蓝色的手臂都有其自己的场分量，该场分量与戒指的其余部分完全不同，以粉红色表示。但是，在某些地方，磁场也远离主要的尘埃结构，例如环的顶部和底部。

NASA喷气推进实验室的科学家，HAWC +仪器的首席研究员，这项研究的主要作者达伦·道威尔说：“磁场的螺旋形将气体引导进入黑洞周围的轨道。”“这可以解释为什么我们的黑洞安静而其他人活跃的原因。”

新的SOFIA和HAWC +观测值有助于确定超大质量黑洞的极端环境中的物质如何与其相互作用，包括解决一个长期存在的问题，即为什么银河系中的中心黑洞相对较暗，而其他星系中的黑洞却如此明亮。

SOFIA，平流层红外天文台，是一架波音747SP喷气客机，经过改装，可搭载直径为106英寸的望远镜。这是美国国家航空航天局（NASA）和德国航空航天中心（DLR）的联合项目。NASA位于加利福尼亚州硅谷的Ames研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚市的大学空间研究协会以及斯图加特大学的德国SOFIA研究所（DSI）合作管理SOFIA计划，科学和任务运营。该飞机由位于美国加利福尼亚州帕姆代尔的美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心703号楼进行维护和操作。HAWC +仪器是由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室领导的多机构团队开发并交付给NASA的。

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