阿塔卡马望远镜有效解决了超大质量黑洞喷流影响的气体问题

如果关闭引力透镜效应，MG J0414+0534的重建图像会是什么样子？类星体周围的尘埃和电离气体的排放用红色表示。一氧化碳气体的排放用绿色表示，沿着喷流有一个双极结构。资料来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)， K. T. Inoue等。

天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)获得了110亿光年外星系中被扰动的气态云的第一张分辨率图像。研究小组发现，这种影响是由位于主星系中心的一个超大质量黑洞喷射出的年轻而强大的喷流造成的。这一结果将有助于揭开早期宇宙中星系演化过程的奥秘。

众所周知，黑洞对周围物质具有很强的引力。然而，不太为人所知的是，一些黑洞有快速移动的离子流物质，称为喷流。在一些邻近的星系中，演化出的喷流会吹走星系中的气态云，导致恒星形成受到抑制。因此，要了解星系的演化，在整个宇宙历史中观察黑洞喷流和气态云之间的相互作用是至关重要的。然而，很难获得这种相互作用的明确证据，特别是在早期宇宙中。

为了获得如此清晰的证据，研究小组利用ALMA观测了一个有趣的物体，即MG J0414+0534。MG J0414+0534的一个显著特征是，从MG J0414+0534到我们之间的另一个“透镜”星系的引力严重扭曲了从MG J0414+0534到地球的光的路径，导致了显著的放大。

东京大学(University of Tokyo)副教授Takeo Minezaki表示:“这种变形就像一架‘自然望远镜’，可以看到远处物体的细节。”

红色表示尘埃和电离气体的排放，绿色表示一氧化碳气体的排放。资料来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)， k.t. Inoue at al。

另一个特征是MG J0414+0534在主星系中心有一个超大质量的黑洞和双极喷射，通过仔细考虑中间的透镜星系所产生的引力效应，研究小组得以重建出MG J0414+0534星系中气态云和喷流的“真实”图像。

“结合这台宇宙望远镜和ALMA的高分辨率观测，我们获得了清晰的图像，是人类视力的9000倍，”日本国家天文台/SOKENDAI项目副教授Kouichiro Nakanishi补充道。“有了这种极高的分辨率，我们能够获得从超大质量黑洞喷射出的气体云的分布和运动。”

由于有了如此高的分辨率，研究小组发现喷流周围的气体云以高达每秒600公里的速度剧烈运动，这清楚地证明了受影响气体的存在。此外，结果表明，受影响的气体云和喷流的大小比这个年龄星系的典型大小要小得多。

中央超大质量黑洞刚刚发射出强大的喷流，干扰了主星系周围的气体。Credit: Kindai University

“我们可能正在见证星系中喷流演化的早期阶段，”中央研究院天文与天体物理研究所研究员Satoki Matsushita说。“最早可能是在喷气式飞机发射后的数万年。”

日本金代大学教授井上启(Kaiki Inoue)总结道:“MG J0414+0534就是一个很好的例子，因为它很年轻。”井上启是发表在《天体物理学杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)上的这篇研究论文的主要作者。“我们发现了喷气式飞机和气态云之间的重要相互作用的有力证据，甚至在喷气式飞机非常早期的进化阶段。我认为我们的发现将为更好地理解早期宇宙中星系的进化过程铺平道路。”

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