超大质量黑洞看起来像一颗婴儿恒星一样成长

超大质量黑洞给世界各地的天文学家带来了许多未解问题，其中最重要的一个就是“它们是如何长得这么大的?”现在，一个国际天文学家团队，包括来自瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员，发现了一种强大的旋转磁风，他们认为这种磁风正在帮助星系中心的超大质量黑洞成长。

借助 ALMA 望远镜在附近的星系 ESO320-G030 中揭示的旋转风表明，黑洞的生长和恒星的诞生都涉及类似的过程。

该项研究成果发表在《天文学与天体物理学》杂志上的论文《ESO 320-G030 中壮观的银河系磁流体动力风》中。

大多数星系，包括我们自己的银河系，其中心都有一个超大质量黑洞。这些令人难以置信的巨大物体如何发展到与数百万或数十亿颗恒星一样重，这是天文学家长期以来的一个问题。

为了寻找这一谜团的线索，由马克·戈尔斯基(西北大学和查尔姆斯理工学院)和苏珊娜·阿尔托(查尔姆斯理工学院)领导的科学家团队选择研究相对较近的星系 ESO320-G030，距离我们只有 1.2 亿光年。这是一个非常活跃的星系，恒星形成速度是我们自己星系的 10 倍。

“由于这个星系在红外波段非常明亮，望远镜可以分辨出其中心的惊人细节。我们想测量星系核心风携带的分子发出的光，希望追踪正在成长或即将成长的超大质量黑洞如何发射风。

查尔姆斯理工大学射电天文学教授阿尔托说：“通过使用 ALMA，我们能够研究厚厚的尘埃和气体层后面的光。”

为了尽可能靠近中心黑洞，聚焦致密气体，科学家们研究了氢氰酸 (HCN) 分子发出的光。得益于 ALMA 能够对精细细节进行成像并追踪气体中的运动(利用多普勒效应)，他们发现了表明存在磁化旋转风的模式。

虽然星系中心的其他风和喷流将物质推离超大质量黑洞，但新发现的风增加了另一个过程，它可以为黑洞提供营养并帮助其成长。

“我们可以看到星系风如何形成螺旋结构，从星系中心向外翻腾。当我们测量向外流动物质的旋转、质量和速度时，我们惊讶地发现，我们可以排除许多关于星系风力量的解释，例如恒星的形成。

阿尔托说：“相反，向外的流动可能是由流入的气体提供动力，而且似乎是由磁场结合在一起的。”

科学家认为旋转的磁风有助于黑洞的成长。

物质在落入黑洞之前会绕着黑洞转，就像水绕着排水管转一样。接近黑洞的物质会聚集在一个混乱的旋转盘中。在那里，磁场会发展并变得更强。磁场有助于将物质从星系中抬离，形成螺旋风。物质被这种风吹走也会减慢旋转盘的速度，这意味着物质可以更容易地流入黑洞，将涓涓细流变成溪流。

对于戈尔斯基来说，这种情况发生的方式令人惊奇地联想到太空中一个小得多的环境：导致新恒星和行星诞生的气体和尘埃的漩涡。

“众所周知，恒星在演化的最初阶段是在旋转风的帮助下成长的——磁场加速了这种风，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成长，但规模却大不相同，”戈尔斯基说。

这次发现是否能为解决超大质量黑洞如何成长的谜团提供线索?未来，戈尔斯基、阿尔托和他们的同事们希望研究其他可能在中心隐藏螺旋流的星系。

“关于这一过程的所有问题远未得到解答。在我们的观察中，我们看到了旋转风的明显证据，这有助于调节星系中心黑洞的生长。

“现在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，那么接下来它们会发生什么?”戈尔斯基问道。