在磁场的作用下，螺旋风推动了星系ESO320-G030中超大质量黑洞的成长。图中显示，星系核心被一股旋转的致密气体风所主导，这股风从超大质量黑洞向外扩展。ALMA望远镜通过氰化氢分子发出的光来测量气体的运动。资料来源:dr . Gorski/Aaron Geller/Northwestern University/CIERA
这一新发现的过程与恒星和行星的形成相似。
西北大学利用ALMA天文台的数据进行的研究表明，旋转的磁风加速了超大质量黑洞的生长，类似于恒星形成的过程。这一在ESO320-G030中的发现为大质量宇宙实体的生长机制提供了新的视角。
通过对ESO320-G030的研究，由西北大学领导的国际天文学家团队发现，强大的旋转磁风促进了星系中心超大质量黑洞的生长。
这一过程与新恒星和行星的形成惊人地相似，都是由气体和尘埃的漩涡所滋养。这项新发现为解决超大质量黑洞如何成长为数百万或数十亿颗恒星的质量这一长期谜团提供了新的线索。
研究的领导者西北大学的马克·戈尔斯基表示：“恒星在进化的初期阶段是在旋转风的帮助下成长的，这是众所周知的——由磁场加速，就像这个星系中的风一样。”“我们的观察表明，超大质量黑洞和微小恒星可以通过类似的过程生长，但在不同的尺度上。”
这项研究于今年春季发表在《天文学与天体物理学》杂志上。
Gorski是西北大学天体物理学跨学科和探索性研究中心(CIERA)的博士后，专注于星系演化。研究开始时，戈尔斯基是瑞典查尔姆斯理工大学的博士后研究员。
带箭头的彩色线条显示了由氰化氢分子发出的光追踪到的气体运动，这是ALMA望远镜观察到的（蓝色表示向我们移动，红色表示远离我们）。资料来源:dr . Gorski/Aaron Geller/Northwestern University/CIERA
监测银河系的邻居
大多数星系，包括我们的银河系，在其中心都有一个超大质量黑洞。这些巨大的天体是如何成长为如此庞大的体积，仍然是一个未解之谜。
为了寻找线索，戈尔斯基和他的合作者们将目光投向了距离地球仅1.2亿光年的相对较近的星系ESO320-G030。ESO320-G030是一个非常活跃的星系，形成恒星的速度是银河系的10倍。天文学家利用智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列天文台(ALMA)的望远镜观察了这个星系。
查尔姆斯理工大学的射电天文学教授Susanne Aalto表示：“由于这个星系在红外波段非常明亮，望远镜能够分辨出其中心的惊人细节。”“我们希望测量来自星系核心的风携带的分子发出的光，以追踪风是如何由一个正在增长或即将增长的超大质量黑洞发射的。通过使用ALMA，我们能够研究来自厚厚的尘埃和气体层后面的光。”
“旋转风的明确证据”
为了研究环绕ESO320-G030中心黑洞附近的致密气体，科学家们分析了氰化氢分子发出的光。利用多普勒效应技术，研究人员对气体中的细节和运动轨迹进行了成像，揭示了存在磁化旋转风的模式。
虽然其他风和喷流通常会将物质从星系中心的超大质量黑洞中推开，但新发现的风增加了另一个过程，而不是为黑洞提供食物并帮助其成长。
研究人员将围绕黑洞运行的物质比作围绕排水管流动的水。当物质接近黑洞时，它首先聚集在一个混乱的旋转圆盘中。在那里，磁场发展并变得更强。磁场有助于将物质从星系中带走，形成一个风的漩涡。随着物质被风吹走，旋转的圆盘变慢，这使得物质更容易流入黑洞。
阿尔托表示：“我们可以看到风是如何形成一个螺旋结构的，从星系中心向外扩展。”“当我们测量向外流动的物质的旋转、质量和速度时，我们惊讶地发现，我们可以排除许多关于风的力量的解释，例如恒星形成。相反，向外流动可能是由流入的气体提供动力，似乎是由磁场结合在一起的。”
天文学的未来方向
接下来，研究人员计划研究其他星系的中心，寻找隐藏的螺旋流出物。
“在我们的观察中，我们清楚地看到了旋转风的证据，它有助于调节星系中心黑洞的生长，”戈尔斯基说。“既然我们知道要寻找什么，下一步就是找出这种现象有多普遍。如果这是所有拥有超大质量黑洞的星系都会经历的阶段，那么它们接下来会发生什么呢？关于这一过程的所有问题远未得到解答。”
参考：“规模壮观的银河磁流体动力驱动的ESO 320 - g030风”由m . d . Gorski,阿尔托,康尼锡,c . f .是否c·杨,穆勒,英国馆,m .佐藤n . Falstad j·g·曼,美国t·林登f .梳子,马丁,m . Imanishi k .和田l . Barcos-Munoz f·斯坦利,s . Garcia-Burillo p·p·范德·沃夫A·s·埃文斯c .德国汉高s Viti n . Harada t . Diaz-Santos j·s·加拉格尔和e . Gonzalez-Alfonso 10 2024年4月,天文学与天体物理学。0004 - 6361/202348821 DOI: 10.1051 /
这项研究得到了瑞典研究委员会（资助号621-2011-4143）、欧洲研究委员会和位于onsala空间天文台的北欧ALMA区域中心节点的支持。
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