摘要: 西北大学主导的研究团队借助阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)和钱德拉 X 射线望远镜,首次在人马座 A*(Sgr A*)周围探测到持续向外吹拂的等离子体风。论文发表于《天体物理学期刊快报》(ApJL),是黑洞吸积理论预言半个世纪以来的首次直接观测证据。
黑洞在吞噬周围物质的过程中,会释放出足以把等离子体推离自身的影响范围,这被理论家称为"黑洞风"。这一概念在 1970 年代前后提出,适用于几乎所有吸积中的黑洞——但对于盘踞在银河系中心、被命名为 Sgr A* 的这颗超大质量黑洞,科学家却一直没能直接观测到风的信号,这一悬案持续了约 50 年。
论文通讯作者、西北大学温伯格文理学院天文学教授 Mark Gorski 在学校新闻稿中表示:"这就是大家找了 50 年的东西。"
Sgr A* 的吸积率远低于很多其它超大质量黑洞,主要"饮食"为稀薄的气体和尘埃。在这样温和的吸积条件下,理论上风应该是存在的,但信号太弱、被周围复杂环境淹没,几十年来难以分辨。
研究团队把 ALMA 的毫米波观测与 Chandra 的 X 射线观测结合起来,沿着从 Sgr A* 朝外延伸的视线扫描。ALMA 给出冷气体和尘埃的分布,Chandra 锁定被加热到数百万度的等离子体特征。两条数据叠加之后,出现了一条沿径向向外延伸的、稳定的低密度高速等离子体流,形态、速度、能量都和"风"的理论模型一致。
论文第一作者、西北大学博士生 Mia Gorski(本研究组 Gorski 教授的女儿)负责对 ALMA 与 Chandra 的存档数据进行再分析。她在论文中指出:这条风从 Sgr A* 附近出发,延伸至约 0.3 光年尺度,与最近的分子云相接;通过向外推压周围介质,它在调控银心恒星形成区的化学和动力学环境。
这一观测对"黑洞—宿主星系共演化"理论具有直接意义:超大质量黑洞通过风把物质和能量输送到宿主星系的广阔范围,被认为是解释星系中心为何没有持续爆发新星、以及超大质量黑洞如何影响其寄主星系演化的关键机制。Sgr A* 质量约为太阳的 400 万倍,处在相对"温和"的工作状态,这次观测意味着同样的风机制也应当作用于这类低吸积率星系核——也就是宇宙中数量最多的一类。
论文将于 2026 年 6 月在《天体物理学期刊快报》(The Astrophysical Journal Letters)正式发表,DOI 编号为 10.3847/2041-8213/ae63cf。