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​天文學家使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)首次獲得了110億光年外星系中擾動氣態雲的第一張高解析度影象,研究小組發現,這種破壞是由位於宿主星系中心超大品質黑洞噴出的年輕的強大噴流造成,這一結果將揭開早期宇宙中星系演化過程的神祕面紗。眾所周知,黑洞對周圍物質有很強的引力,然而一些黑洞有快速移動的電離物質流,稱為噴流,這一點鮮為人知。

在一些星系中,演化噴流吹走了星系系的氣態雲,導致恆星的形成受到抑制。因此,要了解星系的演化,觀察整個宇宙歷史中黑洞噴流和氣態雲之間的相互作用至關重要。然而,很難獲得這種相互作用的明確證據,特別是在早期宇宙中。為了獲得如此明確的證據,研究小組使用ALMA觀察了一個有趣的星系,名為MG J0414+0534,其研究發表在《天體物理學》期刊上。

圖示:星系中心超大品質黑洞剛剛發射出強大的噴流,干擾了宿主星系周圍的氣體。

MG J0414+0534的一個顯著特徵是:從它到地球的光路受到位於MG J0414+0534和地球之間另一個“透鏡”星系的引力的嚴重扭曲,產生了顯著的放大。東京大學副教授三崎武夫說:這種變形就像一個‘自然望遠鏡’,能夠詳細地觀察遙遠的物體。另一個特徵是MG J0414+0534有一個超大品質黑洞,在宿主星系的中心有雙極噴流。

通過仔細研究中間透鏡星系施加的引力效應,研究小組能夠重建氣態雲和MG J0414+0534噴流的“真實”影象。日本國家天文臺專案副教授中西幸一郎說:將這臺宇宙望遠鏡與ALMA的高解析度觀測相結合,獲得了異常銳利的視力,這比人類的視力高出9000倍,有了這個極高的解析度,才能獲得超大品質黑洞噴流周圍氣態雲的分佈和運動。

圖示:如果引力透鏡效應被關閉,MGJ0414+0534重建影象會是什麼樣子模擬圖,類星體周圍塵埃和電離氣體的排放用紅色表示,一氧化碳氣體的排放物顯示為綠色,沿著噴流具有雙極結構。

多虧了如此優越的解析度,研究小組發現,沿著噴流的氣態雲以高達600公里/秒速度劇烈運動,顯示出明顯的受影響氣體證據。此外,事實證明,受影響的氣態雲和噴流大小比這個年齡的星系典型大小要小得多。中央研究院天文和天體物理研究所研究員松下聰說:我們可能正在見證了星系噴流演化的非常早期階段,最早可能是在噴流發射後數萬年。

圖片:塵埃和電離氣體的排放量顯示為紅色,一氧化碳氣體的排放量顯示為綠色。

研究的主要作者井上凱基(Kaiki Inoue)說:MG J0414+0534是一個很好的例子。因為噴流還很年輕,研究發現了噴流和氣態雲之間存在重大相互作用的證據,甚至在噴流演化的非常早期就是如此,我認為我們的發現將為更好地理解早期宇宙中星系的演化過程鋪平道路。

參考期刊《天體物理學》

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