NASA的哈勃太空望远镜发现黑洞光束促进恒星喷发
这是艺术家俯瞰巨型椭圆星系M87核心的构想图。一个超大质量黑洞喷射出3,000光年长的等离子体喷流，以接近光速行进。前景右侧是一个双星系统。该系统远离黑洞，但位于喷流的附近。在这个系统中，一颗老化、膨胀的普通恒星将氢溢流到其已经燃尽的白矮星伴星上。随着氢在白矮星表面的积累，它达到了一个临界点，就像氢弹一样爆炸了。在这个由一万亿颗恒星组成的巨大星系中，新星经常发生爆炸，但喷流附近的新星似乎爆炸得更频繁。至于为什么黑洞喷流会提高新星爆发的频率，目前谁也说不清楚。
影像来源: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
在一个意外的发现中，天文学家使用NASA的哈勃太空望远镜发现，一个巨大星系核心的超大质量黑洞喷射出的类似喷火器的喷流似乎会引发沿其轨迹的恒星喷发。这些恒星称为新星（novae），它们并没有被喷流卷入，但显然处于附近的危险区域。
这一发现让研究人员感到困惑，他们正在寻找解释。“我们不知道发生了什么，但这是一个非常令人兴奋的发现。”斯坦福大学的亚历克·莱辛（Alec Lessing）说道，他是发表在《天体物理学杂志》上的这篇论文的第一作者。“这意味着我们对黑洞喷流与其周围环境相互作用的理解还缺少一些东西。”
新星在双星系统中爆发，其中一颗老化、膨胀的正常恒星将氢溢流到其已经燃尽的白矮星伴星上。当白矮星的表面积聚了一英里深的氢气层时，氢气层就会像一颗巨大的核弹一样爆炸。白矮星不会被新星爆发摧毁，它会喷射出其表层，然后继续从其伴星吸取燃料，新的爆发周期再次开始。
哈勃发现，在调查期间，喷流附近爆发的新星数量是巨型星系其他地方的两倍。这个喷流由一个65亿个太阳质量的中心黑洞喷发，黑洞周围有一个旋转的物质盘。黑洞吸收了下落的物质，喷射出一条长达3000光年的等离子体喷流，以接近光速穿越太空。任何被高能光束击中的东西都会被烧焦。但根据新的哈勃发现，靠近其炽热的喷流似乎也很危险。
哈勃太空望远镜拍摄的巨型星系M87图像显示，一个长达3,000光年的等离子体喷流从星系中心质量为65亿个太阳质量的黑洞中喷射出来。这条类似喷火器的喷流似乎导致沿其轨迹的恒星爆发。这些新星并没有被喷流卷入，但显然处于附近的危险区域。在最近一次为期9个月的调查中，天文学家使用哈勃发现喷流附近爆发的新星数量是巨型星系其他地方的两倍。该星系拥有数万亿颗恒星和数千个类似恒星的球状星团。
影像来源: NASA, ESA, STScI, Alec Lessing (Stanford University), Mike Shara (AMNH); 致谢: Edward Baltz (Stanford University); 影像处理: Joseph DePasquale (STScI)
在喷流附近发现两倍多的新星意味着喷流附近有两倍多的新星形成双星系统，或者说这些系统爆发的频率是星系其他地方的两倍。
“喷流对进入其周围邻近地区的恒星系统产生了一些影响。也许喷流以某种方式将氢燃料推向白矮星，使其更频繁地爆发。”莱辛说道。“但尚不清楚这是否是物理上的推动。这可能是喷射器发出的光的压力造成的。当氢的输送速度加快时，爆发也会更快。某些东西可能使靠近喷流的白矮星的质量传递率翻倍。”研究人员考虑的另一个想法是，喷流加热了白矮星的伴星，使其进一步溢出，并向白矮星倾倒更多的氢。然而，研究人员计算发现，这种加热的程度还不足以产生这种效果。
“我们不是第一个说M87喷流附近似乎有更多活动的人。”美国自然历史博物馆的共同研究者迈克尔·沙拉（Michael Shara）说道。“但哈勃展示了比以往更多的实例和统计意义上的增强活动。”
哈勃于1990年发射后不久，天文学家使用其第一代暗天体照相机（FOC）窥视了M87的中心，那里潜藏着一个巨大的黑洞。他们注意到黑洞周围发生了不寻常的事情。几乎每次哈勃观测时，天文学家都看到蓝色的“瞬变事件”，这可能是新星像附近狗仔队的闪光灯一样爆发的证据。但FOC的视野太窄，哈勃天文学家无法将视线从喷流上移开，比较喷流附近区域。二十多年来，这些结果一直神秘而诱人。
在哈勃使用更新、视角更宽的相机对爆发的新星进行观测的九个月时间里，收集到了有关喷流对宿主星系恒星影响的有力证据。由于需要每五天精确地重访一次M87拍摄另一张快照，这对望远镜的观测时间表是一个挑战。汇总所有的M87图像，最终得出了迄今为止拍摄到的最深的M87图像。
在一个令人惊讶的发现中，天文学家利用NASA的哈勃太空望远镜发现，距离地球5,400万光年的巨型星系M87核心的超大质量黑洞喷流似乎导致沿其轨迹的恒星爆发。
影像来源: NASA’s Goddard Space Flight Center; 首席制片人: Paul Morris
哈勃在其相机能够拍摄到的三分之一的M87星系中发现了94颗新星。“喷流并不是我们观察的唯一对象–我们观察的是整个内星系。当你将所有已知的新星绘制在M87之上时，不需要统计数据就能说服自己在喷流附近有过量的新星。这不是什么火箭科学。我们只是通过观察图像就有了发现。虽然我们感到非常惊讶，但我们的数据统计分析证实了我们所看到的。”沙拉说。
这一成就是完全依赖于哈勃独特的能力。地面望远镜的图像无法清晰地看到M87内部深处的新星。它们无法分辨靠近星系核心的恒星或恒星爆发，因为黑洞周围的光线太过明亮。只有哈勃能够在明亮的M87背景下探测到新星。
新星在宇宙中非常常见。M87中每天都会有一颗新星爆发。但由于在可见宇宙中至少有1000亿个星系，每秒钟大约有100万颗新星在某个地方爆发。
哈勃太空望远镜已经运行了30多年，不断取得突破性的发现，塑造了我们对宇宙基本理解的认知。哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理望远镜和任务操作。位于科罗拉多州丹佛的洛克希德·马丁航天公司也支持戈达德的任务操作。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所，由天文学研究大学协会运营，负责NASA的哈勃科学操作。