钱德拉揭示了黑洞多次爆发的证据

该合成图像显示了来自Chandra的X射线和来自SDSS的可见光数据。

美国国家航空航天局（NASA）的钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）揭示，在大约5000万年的时间里，位于一组星系中心的一个超大质量黑洞已经多次爆发。可以从包围星系并发出X射线的热气体中雕刻出的空腔或气泡中找到爆发的证据。

科学家通过研究NGC 5813（一个距地球约1.05亿光年的星系），发现了黑洞爆发的历史。这些钱德拉的观测是银河系中获得的最长的观测，持续了一周多的时间。Chandra数据显示在此新的合成图像中，其中Chandra（紫色）的X射线已与可见光数据（红色，绿色和蓝色）组合在一起。

银河系群就像它们的大表亲，星系团一样，但是银河系团通常不包含像星团一样的数百甚至数千个星系，而是通常由50个或更少的星系组成。像星系团一样，星系组被大量发出X射线的热气体包围。

爆发的超大质量黑洞位于NGC 5813的中央星系中。黑洞的自旋加上气体向黑洞的旋转，会产生旋转的，紧密缠绕的垂直磁场塔，以高能量，高速度将大部分流入的气体从黑洞附近甩开喷射。

研究人员能够通过研究NGC 5813中数百万度气体中的空穴或巨大气泡来确定黑洞喷发的长度。当来自超大质量黑洞的射流产生冲击波将气体向外推动并形成巨大的孔洞时，便会雕刻出这些空腔。

Chandra的最新观测结果显示，除了NGC 5813中先前发现的两个空洞外，还有第三对空洞，代表了中央黑洞的三个明显喷发。（将鼠标悬停在图像上以注释空腔。）这是在一组星系或一簇星系中发现的空洞对数量最多的一次。与低密度的气泡在水中升到水面的方式类似，NGC 5813中的巨大空腔变得浮起并远离黑洞。

为了进一步了解黑洞的爆发史，研究人员研究了三对洞的细节。他们发现创建最接近黑洞的一对空腔所需的能量低于产生较旧的两对空腔所需的能量。但是，所有三对能量产生率或功率率几乎相同。这表明与内腔对相关的喷发仍在发生。

三对空腔中的每一个都与冲击前缘相关联，在X射线图像中可见为锋利的边缘。这些冲击前沿类似于超音速飞机的音速臂，可以加热气体，阻止气体大部分冷却并形成大量新恒星。

对冲击前沿的仔细研究表明，冲击前沿实际上稍微加宽了或模糊了，而不是非常尖锐。这可能是由于热气中的湍流引起的。假设情况如此，作者发现湍流速度（即气体随机运动的平均速度）约为每小时160,000英里（每小时258,000公里）。这与理论模型的预测和基于其他组和集群中热气的X射线观测的估计值一致。

描述这些结果的论文发表在2015年6月1日的《天体物理学杂志》上，可在线获取。第一作者是马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心（CfA）的Scott Randall，合著者是CfA的Paul Nulsen，Christine Jones，William Forman和Esra Bulbul。来自华盛顿特区海军研究实验室的特蕾西·克拉克（Tracey Clarke）；来自CfA的Ralph Kraft；来自马萨诸塞州波士顿市波士顿大学的伊丽莎白·布兰顿（Elizabeth Blanton）；来自CfA的劳伦斯·戴维（Lawrence David）；来自加利福尼亚州斯坦福市斯坦福大学的Norbert Werner；来自明尼苏达州汉斯维尔的阿拉巴马大学的孙明；密歇根州东兰辛市的密歇根州立大学的梅根·多纳休（Megan Donahue）；马里兰大学学院分校的马里兰大学的Simona Giacintucci和日本神奈川县日本宇航局的Aurora Simionescu。

NASA位于阿拉巴马州汉斯维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理该机构位于华盛顿的科学任务部的钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥市的史密森尼天体物理天文台控制着钱德拉的科学和飞行业务。

出版物：S. W. Randall等人，“银河系NGC 5813的非常深的钱德拉观测：AGN冲击，反馈和爆发历史”，APJ，2015年，第805页，第112页； doi：10.1088 / 0004-637X / 805/2/112

研究报告的PDF副本：银河集团NGC 5813的非常深的钱德拉观测结果：AGN冲击，反馈和爆发历史

图像：X射线：NASA / CXC / SAO / S.Randall等，光学：SDSS