天文學(xué)家使用NASA的錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺以及一系列其他的望遠鏡揭示出了已知最強有力的一個(gè)黑洞。這一黑洞利用周邊的熱氣體塑造出了龐大的結構，阻止了數萬(wàn)億顆恒星的形成。
圖片提供：X射線(xiàn)：NASA/CXC/Stanford/J.Hlavacek-Larrondo et al；可見(jiàn)光：NASA/ESA/STScI/M.Postman & CLASH team
這一黑洞位于星系團RX J1532.9+3021（簡(jiǎn)稱(chēng)RX J1532）中，距離地球大約39億光年。這張圖像是利用錢(qián)德拉的X射線(xiàn)數據以及哈勃空間望遠鏡的可見(jiàn)光數據合成的，前者揭示出了星系團中的熱氣體（以紫色表示），后者展示了星系的情況（以黃色表示）。這一星系團在X射線(xiàn)波段極其明亮，這說(shuō)明它質(zhì)量很大，相當于太陽(yáng)的一千萬(wàn)億倍。在星系團的中央是一個(gè)大型橢圓星系，其中擁有這個(gè)特大質(zhì)量黑洞。
星系團重要附近的大量熱氣體數量是個(gè)謎。發(fā)出X射線(xiàn)的熱氣體會(huì )冷卻，而星系團中央的致密氣體冷卻速度應該是最快的。因此中央的冷氣體壓力應該會(huì )下降，讓較外的氣體向星系中沉去，沿途形成萬(wàn)億顆恒星。然而天文學(xué)家在這一星系團的中央沒(méi)有找到這種爆發(fā)式產(chǎn)星活動(dòng)的跡象。
許多星系團中都存在這一問(wèn)題，不過(guò)RX J1532是個(gè)極端的例子，由于中央附近的氣體密度很高，這里氣體的冷卻應該尤其迅速。在迄今已知的數千個(gè)星系團中，不到12個(gè)情況有RX J1532這樣極端。最極端的是鳳凰座星系團，不過(guò)那里的情況與RX J1532相反，人們觀(guān)測到了大量形成中的恒星。
那么是什么阻止了大量恒星在RX J1532中形成？來(lái)自錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺以及美國國家科學(xué)基金會(huì )的卡爾·G·央斯基甚大天線(xiàn)陣（VLA）為這一問(wèn)題提供了答案。X射線(xiàn)圖像顯示，中央星系兩側的熱氣體中存在兩個(gè)大型空穴。為了突出空穴，錢(qián)德拉的圖像經(jīng)過(guò)了特殊處理。兩個(gè)空穴與VLA射電圖像中噴流的位置重合?？昭ㄖg特大質(zhì)量黑洞的位置強烈表明，黑洞產(chǎn)生的超音速?lài)娏髟跓釟怏w中犁過(guò)，將氣體向兩邊推去，形成了空穴。
由膨脹的空穴以及回蕩在熱氣體中的聲波形成的激波波前類(lèi)似于音爆，它是熱源，阻止了大多數氣體冷卻并形成新的恒星。
每個(gè)空穴的直徑大約是10萬(wàn)光年，大致相當于銀河系的尺度。形成它們所需的力量是星系團中已知最為強大的。舉例來(lái)說(shuō)，這一作用力幾乎是英仙座星系團著(zhù)名空穴所需作用力的10倍。
雖然驅動(dòng)噴流的力量必然是由落向黑洞的物質(zhì)提供的，人們沒(méi)有在下落物質(zhì)中探測到X射線(xiàn)輻射。如果黑洞質(zhì)量是“極大”（相當于太陽(yáng)的100億倍以上）而非特大，就可以解釋這一現象。這樣的黑洞毋須消耗大量物質(zhì)就可以產(chǎn)生強有力的噴流，因此下落物質(zhì)的輻射非常少。
另一種可能的解釋是，黑洞質(zhì)量只有太陽(yáng)的10億倍，但其自轉非?？?。在消耗同樣數量物質(zhì)的情況下，這樣的黑洞產(chǎn)生的噴流要比慢速旋轉的黑洞強大得多。不過(guò)兩種可能性都需要黑洞的質(zhì)量極其大。
人們還在相對噴流不同的方向上找到了一個(gè)更遙遠的空穴，它沿南北向分布。這一空穴可能是由黑洞一次古老得多的爆發(fā)塑造的。這就提出了一個(gè)問(wèn)題，為什么這個(gè)空穴不再與噴流方向保持一致。這里有兩種可能性。要么是星系團中氣體的大尺度運動(dòng)將空穴推到了一側，要么是黑洞在進(jìn)動(dòng)著(zhù)，也就是說(shuō)像旋轉的陀螺一般擺動(dòng)著(zhù)。
描述這些結果的論文刊登在2013年11月10日的《天體物理學(xué)報》雜志上，可以在線(xiàn)閱讀。論文的第一作者是來(lái)自斯坦福大學(xué)的朱莉·赫拉瓦瑟克—拉隆多（Julie Hlavacek-Larrondo）。研究所用的哈勃數據取自星系團引力透鏡與超新星巡天，該計劃由空間望遠鏡科學(xué)研究所的馬克·波斯特曼（Marc Postman）領(lǐng)導。
阿拉巴馬州亨茨維爾（Huntsville）的NASA馬歇爾太空飛行中心為華盛頓的NASA科學(xué)理事會(huì )管理著(zhù)錢(qián)德拉計劃。馬薩諸塞州坎布里奇（Cambridge）的史密松天體物理天文臺負責控制錢(qián)德拉的科研和飛行運轉。
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