新的阿尔玛观测揭示了一个前所未见，由冰冷星际气体组成的圆盘，环绕在银河系中心的超大质量黑洞周围。这个星云盘给天文学家提供了关于吸积作用的新见解：物质虹吸到黑洞表面，其研究结果发表在《自然》上。经过几十年的研究，天文学家们已经对银河系中心特大质量黑洞周围混乱而拥挤的区域有了更清晰的认识。银河系中心距离地球约26000光年，那里的超大质量黑洞人马座A*是太阳质量的400万倍。
我们现在知道，这个区域充满了流动的恒星、星际尘埃云，以及大量异常高温和相对较冷的气体。预计这些气体将在一个巨大的吸积盘中围绕黑洞旋转，吸积盘从黑洞的视界延伸到零点几光年。然而，到目前为止，天文学家们只能拍摄到这种不断膨胀气体流中稀薄而炽热的部分，这种气体流形成了一种近似球形的流动，没有明显的旋转。据估计，其温度高达1000万摄氏度(1800万华氏度)，大约是太阳核心温度的三分之二。
（博科园-图示）这些颜色代表了气体相对于地球的运动：红色部分正在远离地球，因此阿尔玛探测到的无线电波被稍稍拉伸或移动到光谱中“更红”的部分；蓝色代表气体向地球移动，所以无线电波会轻微地向光谱中“更蓝”的部分弯曲或移动，十字准星代表黑洞的位置。图片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E.M. Murchikova; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
在这个温度下，这种气体在x射线中会发出强烈的光，这使得它可以被太空中的x射线望远镜研究，其规模可以缩小到距离黑洞十分之一光年的距离。除了这种炽热的发光气体，之前用毫米波望远镜观测到大量相对较冷的氢气(大约1万摄氏度，或1.8万华氏度)储存在距黑洞几光年的范围内。
这种较冷的气体对黑洞吸积流贡献以前是未知的。虽然银河系中心黑洞相对比较安静，但它周围的辐射足够强，足以导致氢原子不断地失去电子，并与电子重新结合。这种重组会产生一种独特的毫米波信号，这种信号能够在到达地球的过程中损失很小。
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)以其卓越的灵敏度和观察精细细节的强大能力，能够探测到这一微弱的无线电信号，并在距离超大质量黑洞约100光年(约为地球到太阳距离的1000倍)的地方拍摄到第一张较冷的气体盘图像。这些观测使天文学家们既能绘制出这种气体的位置，又能追踪到它的运动。科学家估计，这个冷却盘中氢的质量大约是木星的十分之一，或者是太阳质量的万分之一。
这是银河系中心特大质量黑洞周围冷星际气体环的印象图，新的阿尔玛观测首次揭示了这种结构。图片：NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
通过绘制多普勒效应引起的射电光波长变化图(靠近地球物体发出的光被轻微地转移到光谱中“更蓝”部分，而远离地球的物体发出光被轻微地转移到“更红”的部分)，天文学家可以清楚地看到气体正在围绕黑洞旋转。
这些信息将为黑洞吞噬物质的方式以及黑洞与其星系邻居之间复杂的相互作用提供新见解。还在探索黑洞上的吸积现象，这很重要，因为这是离我们最近的超大质量黑洞。即便如此，我们仍然对它的吸积作用机理没有很好的理解，阿尔玛的这些新观测能帮助黑洞泄露一些秘密。
发表于 2019-11-16 19:23
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