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  • 在59亿光年外,凤凰星系团中心:发现气体冷却和黑洞喷流共存

    天文学家探测到位于凤凰星系团中心的星系中有一个黑洞喷出热气射流,该星系团位于59亿光年外的凤凰座,这对于理解星系团中的星系、气体和黑洞的共同演化是一个重要的发现。星系在空间中并不是随机分布的,通过相互引力,星系聚集在一起形成被称为星系团的集合,星系之间的空间并不完全是空的。整个星系团都有非常稀薄的气体,可以通过X射线观测探测到。

    在59亿光年外,凤凰星系团中心:发现气体冷却和黑洞喷流共存

    如果星系团内的气体冷却,它会在自身引力的作用下凝聚,在星系团的中心形成恒星。然而,冷却的气体和恒星通常不会在附近星系团的中心观察到,这表明一定有某种机制加热了星系团内的气体,阻止了恒星的形成。热源的一个潜在候选者是中央(中心)星系中一个超大质量黑洞加速的高速气体射流。凤凰星系团的不同寻常之处在于,它确实显示出中央星系周围有致密的冷却气体和大质量恒星形成的迹象。

    在59亿光年外,凤凰星系团中心:发现气体冷却和黑洞喷流共存

    这就提出了一个问题:中央星系也有黑洞喷流吗?日本国家天文台赤仓隆也领导的一个团队,利用澳大利亚望远镜型阵列(ATCA)搜索凤凰星系团中迄今分辨率最高的黑洞喷流。探测到相匹配的结构从中央星系两边延伸出来。与钱德拉X射线天文台对该区域的观测相比,ATCA探测到的结构对应于密度较低的气体空腔,表明它们是由星系中一个黑洞发射的一对双极喷流。因此,这是发现了第一个例子:在遥远的宇宙中,星系团内气体冷却和黑洞喷流共存

    在59亿光年外,凤凰星系团中心:发现气体冷却和黑洞喷流共存

    星系和喷流的进一步细节,可以通过使用下一代观测设施进行更高分辨率的观测来阐明,例如计划在本世纪20年代末开始观测的平方公里阵列。关于澳大利亚望远镜阵列(ATCA)对凤凰星系团的15 mm观测结果,该星系团在星团中心拥有一个极端恒星爆发最亮的星系团(BCG)。研究在空间上解析了星系团周围的射电辐射,发现了从星系团活动星系核(AGN)延伸出来的弥漫的双极和条形结构。

    在59亿光年外,凤凰星系团中心:发现气体冷却和黑洞喷流共存

    它们很可能是射电喷流/波瓣,其大小为∼10-20 kpc,位置与X射线腔对齐。如果假设射电喷流/波瓣随声速膨胀,它们的年龄估计为∼10 myr,研究还在中心附近发现了致密的射电辐射,并表明它们在年龄上是更年轻的双极喷喷流∼1 myr。此外在活动星系核周围发现了扩展的射电辐射,并通过分子团团部分吸收的同步辐射、热电离气体的自由辐射以及尘埃环星系介质的旋转尘埃发射,是冷却流产物的可能性。

    在59亿光年外,凤凰星系团中心:发现气体冷却和黑洞喷流共存

    博科园|研究/来自:日本国家天文台

    参考期刊《日本天文学会刊》

    DOI: 10.1093/pasj/psaa039

    博科园|科学、科技、科研、科普

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