天文學家首度完整觀測巨大的黑洞捕食恆星後形成噴流的過程


Arp 299星系(IC 694和NGC 3690)位於大熊座,是一對距離地球約一億三千四百光年的碰撞星系。由於碰撞之後迅速在星系內引發大量的恆星誕生,因此擁有大量的氣體塵埃。2005年1月芬蘭的天文學家薛普·馬杜拿(Seppo Mattila)領導研究小組,首先在Arp 299星系內發現了一個明亮的紅外點狀光源。當年7月,另一個西班牙天文學家佩雷斯-托雷斯(Pérez-Torres)團隊也將之前收集的數據再分析,確認同位置也有明亮的無線電波源。原先兩個團隊認為是超新星,但由美國太空總署史匹哲紅外線太空望遠鏡後續觀測的結果顯示,此光源太明亮不是超新星,卻可能是潮汐破壞事件,即一顆恆星被超大質量黑洞撕裂。

由於在潮汐破壞事件中,大約一半被撕開的恆星物質陷入黑洞中,另一半則被黑洞甩出來形成近光速的噴流,並撞擊外圍氣體產生明顯的無線電波。因此馬杜拿與佩雷斯-托雷斯和另外三十四名合作者開啟長達十年的觀測合作計畫,利用全球無線電望遠鏡網絡,定期監測Arp 299星系電波光源的尺寸和形狀。

長期觀測終於有收穫,首先在2011年,點狀的無線電波源亮度出現明顯的變化,外觀也有改變。直到到2015年底,這一點光源已經擴展成長達三光年,達四分之一光速的噴流結構。科學家因而能確定星系核心的黑洞為二千萬個太陽質量,被吞沒的恆星質量約太陽的二至六倍重。而且這10年內以紅外光與無線電波釋放的能量超過1.5×10^ 52爾格,大約是一千二百五十億倍太陽每年所釋放的能量。這不是天文學家第一次看到潮汐破壞事件,但卻是第一次完整觀測到噴流形成與演變,並且擁有超過十年的觀測數據,讓天文學家更瞭解潮汐破壞事件與星系核心的黑洞。

【圖:美國國家射電天文台;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

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