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超大质量黑洞存在于大多数星系的中心，我们的银河系也不例外。但是许多其他星系都有高度活跃的黑洞，这意味着许多物质正在落入其中，在这个“喂养”过程中发出高能辐射。另一方面，银河系的中央黑洞相对安静。美国国家航空航天局平流层红外天文观测站索非亚的新观测正在帮助科学家理解活跃黑洞和安静黑洞之间的区别。
这些结果为银河系中心的强磁场提供了前所未有的信息。科学家们使用索非亚最新的仪器，高分辨率机载宽带相机HAWC+，进行这些测量。
磁场是不可见的力，影响带电粒子的路径，并对整个宇宙中物质的运动和演化产生重大影响。但是磁场不能直接成像，所以它们的作用还没有被很好地理解。HAWC+仪器探测天体尘埃粒子发出的人眼不可见的偏振远红外光。这些颗粒垂直于磁场排列。根据SOFIA的结果，天文学家可以绘制出形状，并推断出原本看不见的磁场的强度，从而有助于可视化这种基本的自然力量。www.
“这是我们能够真正看到磁场和星际物质如何相互作用的第一个例子之一，”加州硅谷美国宇航局艾姆斯研究中心的大学空间研究中心天体物理学家琼·施梅尔茨指出，他也是一篇描述观测结果的论文的合著者。" HAWC+是游戏规则的改变者."
索非亚先前的观测显示了银河系黑洞周围倾斜的气体和尘埃环，这个黑洞被称为人马座A*(发音为“人马座A星”)。但新的HAWC+数据提供了该地区磁场的独特视角，似乎可以追溯该地区过去10万年的历史。
这些索非亚磁场观测的细节在美国天文学会2019年6月的会议上提出，并将提交给《天体物理学杂志》。 黑洞的重力主导着银河系中心的动力学，但磁场的作用一直是个谜。HAWC+的新观测表明，磁场足够强，足以限制气体的湍流运动。如果磁场引导气体流入黑洞本身，黑洞是活跃的，因为它正在吞噬大量气体。然而，如果磁场引导气体流入黑洞周围的轨道，那么黑洞是安静的，因为它不吸收任何气体，否则最终会形成新的恒星。
研究人员将SOFIA相机的中红外和远红外图像与可视化磁场方向的新流线结合在一起。蓝色y形结构(见图)是向黑洞下落的暖物质，黑洞位于y形两臂相交的地方附近。将磁场的结构分层放在图像上显示出磁场遵循灰尘结构的形状。每个蓝色手臂都有自己的场分量，与戒指的其他部分完全不同，以粉色显示。但是也有磁场偏离主要尘埃结构的地方，比如环的顶端和底端。
“磁场的螺旋形引导气体进入黑洞周围的轨道，”达伦·道尔说，他是美国宇航局喷气推进实验室的科学家，HAWC+仪器的主要研究者，也是这项研究的主要作者。"这可以解释为什么我们的黑洞是安静的，而其他黑洞是活跃的."
新的索非亚和HAWC+观测有助于确定超大质量黑洞极端环境中的物质如何与其相互作用，包括解决一个长期存在的问题:为什么银河系的中心黑洞相对较暗，而其他星系的中心黑洞却如此明亮。
索非亚，平流层红外天文观测站，是一架波音747客机，改装后携带106英寸直径的望远镜。这是美国国家航空航天局和德国航天中心的联合项目。
美国宇航局位于加州硅谷的艾姆斯研究中心与总部设在马里兰州哥伦比亚的大学空间研究协会和斯图加特大学的德国索非亚研究所(DSI)合作管理索非亚计划、科学和任务运作。这架飞机是在美国宇航局位于加利福尼亚州棕榈谷的阿姆斯特朗飞行研究中心703大楼维护和操作的。HAWC+仪器是由加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室领导的多机构团队开发并交付给美国航天局的。 |
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