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磁場可能使銀河系的黑洞保持安靜

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2022年1月19日 -
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大多數星系的中心都存在超大質量黑洞，我們的銀河系也不例外。 但許多其他星系都有高度活躍的黑洞，這意味著大量物質落入其中，在這個“喂食”過程中發出高能輻射。 另一方面，銀河系的中央黑洞相對安靜。 美國宇航局紅外天文平流層天文台 SOFIA 的新觀測正在幫助科學家了解活躍黑洞和安靜黑洞之間的差異。 
這些結果提供了關於銀河系中心強磁場的前所未有的信息。 科學家們使用 SOFIA 的最新儀器，高分辨率機載寬帶攝像機-Plus，HAWC+，進行這些測量。 
流線顯示磁場分層在銀河系巨大黑洞周圍的塵埃環的彩色圖像上。 Y形結構是落向黑洞的溫暖物質，黑洞位於Y形的兩條臂相交處附近。 流線表明磁場與塵埃結構的形狀密切相關。 每個藍色臂都有自己的區域，與環的其餘部分完全不同，以粉紅色顯示。 
磁場是影響帶電粒子路徑的無形力量，對整個宇宙中物質的運動和演化具有重大影響。 但是磁場不能直接成像，所以它們的作用還不是很清楚。 HAWC+ 儀器可檢測由天體塵埃顆粒發出的人眼不可見的偏振遠紅外光。 這些晶粒垂直於磁場排列。 從 SOFIA 的結果中，天文學家可以繪制形狀並推斷出原本不可見的磁場的強度，從而幫助可視化這種基本的自然力。 
“這是我們可以真正看到磁場和星際物質如何相互作用的第一批實例之一，”加州矽穀 NASA 艾姆斯研究中心的大學空間研究中心天體物理學家 Joan Schmelz 指出，他是該研究的合著者之一。 描述觀察結果的論文。 “HAWC+ 是遊戲規則的改變者。 ”
SOFIA 先前的觀測顯示了圍繞銀河系黑洞運行的傾斜氣體和塵埃環，稱為人馬座 A*（發音為“人馬座 A 星”）。 但是新的 HAWC+ 數據提供了該地區磁場的獨特視圖，似乎可以追溯該地區過去 100,000 年的歷史。 
這些 SOFIA 磁場觀測的詳細信息已在 2019 年 6 月的美國天文學會會議上提出，並將提交給《 天體物理學雜志》。 
黑洞的引力主導著銀河系中心的動力學，但磁場的作用一直是個謎。 HAWC+ 的新觀測表明，磁場強度足以限制氣體的湍流運動。 如果磁場引導氣體使其流入黑洞本身，則黑洞是活躍的，因為它正在吞噬大量氣體。 然而，如果磁場引導氣體使其流入黑洞周圍的軌道，那麼黑洞就會安靜，因為它不會吸收任何最終會形成新恒星的氣體。 
研究人員將來自 SOFIA 相機的中遠紅外圖像與可視化磁場方向的新流線相結合。 藍色 y 形結構（見圖）是向黑洞落下的溫暖物質，它位於 y 形的兩條臂相交處附近。 將磁場結構疊加在圖像上可以看出磁場遵循塵埃結構的形狀。 每個藍色臂都有自己的場分量，與環的其餘部分完全不同，以粉紅色顯示。 但也有磁場偏離主要塵埃結構的地方，例如環的頂部和底部端點。 
“磁場的螺旋形狀將氣體引導到圍繞黑洞的軌道上，”美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家、HAWC+ 儀器的首席研究員、該研究的主要作者達倫道威爾說。 “這可以解釋為什麼我們的黑洞很安靜，而其他人卻很活躍。 ”
新的 SOFIA 和 HAWC+ 觀測有助於確定超大質量黑洞極端環境中的物質如何與其相互作用，包括解決一個長期存在的問題，即為什麼銀河系中央黑洞相對較暗而其他星系中的黑洞如此明亮。

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大多數星系的中心都存在超大質量黑洞，我們的銀河系也不例外。但許多其他星系都有高度活躍的黑洞，這意味著大量物質落入其中，在這個“喂食”過程中發出高能輻射。另一方面，銀河系的中央黑洞相對安靜。美國宇航局紅外天文平流層天文台 SOFIA 的新觀測正在幫助科學家了解活躍黑洞和安靜黑洞之間的差異。

這些結果提供了關於銀河系中心強磁場的前所未有的信息。科學家們使用 SOFIA 的最新儀器，高分辨率機載寬帶攝像機-Plus，HAWC+，進行這些測量。

流線顯示磁場分層在銀河系巨大黑洞周圍的塵埃環的彩色圖像上。Y形結構是落向黑洞的溫暖物質，黑洞位於Y形的兩條臂相交處附近。流線表明磁場與塵埃結構的形狀密切相關。每個藍色臂都有自己的區域，與環的其餘部分完全不同，以粉紅色顯示。

磁場是影響帶電粒子路徑的無形力量，對整個宇宙中物質的運動和演化具有重大影響。但是磁場不能直接成像，所以它們的作用還不是很清楚。HAWC+ 儀器可檢測由天體塵埃顆粒發出的人眼不可見的偏振遠紅外光。這些晶粒垂直於磁場排列。從 SOFIA 的結果中，天文學家可以繪制形狀並推斷出原本不可見的磁場的強度，從而幫助可視化這種基本的自然力。

“這是我們可以真正看到磁場和星際物質如何相互作用的第一批實例之一，”加州矽穀 NASA 艾姆斯研究中心的大學空間研究中心天體物理學家 Joan Schmelz 指出，他是該研究的合著者之一。描述觀察結果的論文。“HAWC+ 是遊戲規則的改變者。”

SOFIA 先前的觀測顯示了圍繞銀河系黑洞運行的傾斜氣體和塵埃環，稱為人馬座 A*（發音為“人馬座 A 星”）。但是新的 HAWC+ 數據提供了該地區磁場的獨特視圖，似乎可以追溯該地區過去 100,000 年的歷史。

這些 SOFIA 磁場觀測的詳細信息已在 2019 年 6 月的美國天文學會會議上提出，並將提交給《天體物理學雜志》。

黑洞的引力主導著銀河系中心的動力學，但磁場的作用一直是個謎。HAWC+ 的新觀測表明，磁場強度足以限制氣體的湍流運動。如果磁場引導氣體使其流入黑洞本身，則黑洞是活躍的，因為它正在吞噬大量氣體。然而，如果磁場引導氣體使其流入黑洞周圍的軌道，那麼黑洞就會安靜，因為它不會吸收任何最終會形成新恒星的氣體。

研究人員將來自 SOFIA 相機的中遠紅外圖像與可視化磁場方向的新流線相結合。藍色 y 形結構（見圖）是向黑洞落下的溫暖物質，它位於 y 形的兩條臂相交處附近。將磁場結構疊加在圖像上可以看出磁場遵循塵埃結構的形狀。每個藍色臂都有自己的場分量，與環的其餘部分完全不同，以粉紅色顯示。但也有磁場偏離主要塵埃結構的地方，例如環的頂部和底部端點。

“磁場的螺旋形狀將氣體引導到圍繞黑洞的軌道上，”美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家、HAWC+ 儀器的首席研究員、該研究的主要作者達倫道威爾說。“這可以解釋為什麼我們的黑洞很安靜，而其他人卻很活躍。”

新的 SOFIA 和 HAWC+ 觀測有助於確定超大質量黑洞極端環境中的物質如何與其相互作用，包括解決一個長期存在的問題，即為什麼銀河系中央黑洞相對較暗而其他星系中的黑洞如此明亮。