破纪录的黑洞爆炸被发现

宇宙中所见最大爆炸的证据来自钱德拉和XMM-牛顿卫星的X射线数据，以及默奇森宽场阵列射电望远镜和巨米波射电望远镜，如图所示。这次喷发是由位于星团中心星系的一个黑洞引起的，它喷发出了喷流，并在周围的热气体中形成了一个大洞。研究人员估计这次爆炸释放的能量是之前记录保持者的5倍，是典型星系团的数十万倍。
来源：X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

发现了宇宙中最大的爆炸。这个破纪录的巨大喷发来自数亿光年远的遥远星系团中的一个黑洞。

“从某种意义上讲，这次爆炸与1980年圣海伦斯火山的爆发是相似的，”华盛顿特区海军研究实验室的西蒙娜·贾辛托奇说，他也是这项研究的第一作者。“一个关键的区别是，你可以把15个银河系排成一排，放进这次喷发冲击到星团热气体的火山口里。”

天文学家利用来自美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲航天局XMM牛顿的X射线数据，以及来自澳大利亚默奇森宽场阵列（MWA）和印度巨米波射电望远镜（GMRT）的无线电数据做出了这一发现。

这次无与伦比的爆发是在距离地球3.9亿光年的蛇夫座星系团中发现的。星系团是宇宙中由万有引力聚集在一起的最大的结构，包含了数千个独立的星系、暗物质和热气体。

在蛇夫座星系团的中心，有一个巨大的星系，里面有一个超大质量的黑洞。研究人员认为这个黑洞是这次巨大喷发的源头。

尽管黑洞以吸引物质而闻名，但它们经常会释放出数量惊人的物质和能量。当坠入黑洞的物质被重新导向喷流或光束时，这种现象就会发生，喷流或光束向外爆炸进入太空，并猛烈撞击周围的任何物质。

钱德拉2016年的观测报告首次揭示了蛇夫座星系团的巨大爆炸迹象。伯特·维尔纳和他的同事们报告了在钱德拉星团的图像中发现了一个不寻常的弯曲边缘。他们认为这是否代表了由超大质量黑洞喷出的热气体中空腔壁的一部分。然而，他们不相信这种可能性，部分原因是黑洞需要大量的能量才能形成这么大的空腔。

贾钦图奇和她的同事的最新研究表明，一个巨大的爆炸确实发生了。首先，他们证明了XMM-牛顿也能探测到弯曲的边缘，从而证实了钱德拉的观测结果。他们的关键进展是利用来自MWA和来自GMRT档案的新无线电数据来显示弯曲的边缘确实是空腔的一部分，因为它与一个充满无线电发射的区域接壤。这种发射是由电子加速到接近光速。这种加速很可能起源于超大质量黑洞。

“无线电数据像戴手套一样放在X射线内。” NASA戈达德太空飞行中心的合著者马克西姆·马克维奇说，“这是一个证据，告诉我们这里发生了前所未有的喷发。”

创造蛇夫座空腔所需的能量大约是之前的记录保持者MS 0735+74的5倍，是典型星系团的数百乃至数千倍。

黑洞喷发一定已经结束了，因为研究人员没有在无线电数据中看到任何有关当前喷流的证据。可以通过钱德拉数据解释黑洞的关闭，该数据表明，X射线中看到的密度最大、温度最低的气体当前位于与中央星系不同的位置。如果这种气体从银河中转移出去，它将剥夺黑洞生长所需的燃料，从而关闭射流。

这种气体位移很可能是由星团中央周围气体的“晃动”造成的，就像葡萄酒在玻璃杯里晃动一样。通常两个星系团的合并会引发这种晃动，但在这里，它可能是由喷发引起的。

令人困惑的是，我们只看到了一个巨大的无线电发射区域，因为这些系统通常在黑洞的两边各有两个。可能是星团另一侧的气体密度较低，所以那里的无线电辐射消失得更快。

“就像天体物理学中经常出现的情况一样，我们真的需要多波长的观测来真正理解物理过程。” 澳大利亚国际射电天文学中心的合著者梅拉妮·约翰斯顿·霍利特说，“结合X射线和射电望远镜的信息，已经揭示了这一非凡的来源，但还需要更多的数据来回答这个天体所带来的许多问题。”

一篇描述这些结果的论文发表在2月27日的《天体物理学杂志》上，此处有预印本。除了贾钦图奇、马克维奇和约翰斯顿·霍利特，作者还有Daniel Wik(犹他大学)、Qian Wang(犹他大学)和Tracy Clarke(海军研究实验室)。诺伯特·维尔纳2016年的论文发表在《皇家天文学会月刊》上。

NASA的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森尼天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着剑桥和马萨诸塞州伯灵顿的科学和飞行业务。

来源：

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/record-breaking-explosion-by-black-hole-spotted.html