天文学家确认银河合并与超大质量黑洞之间的联系

这位画家的印象说明了超大质量黑洞带来的高速喷气机的外观。这些等离子体的流出是由于超大质量黑洞的旋转消耗了围绕它的旋转材料盘而从其旋转中提取能量的结果。这些射流在无线电波长处具有非常强的发射。

天文学家使用哈勃太空望远镜进行了一项大型调查，以调查经历了合并的星系与核心超大质量黑洞活动之间的关系，揭示了存在于为高速无线电提供动力的超大质量黑洞之间的联系信号发射喷气机及其宿主星系的合并历史。

在迄今为止进行的最广泛的同类调查中，一组科学家发现，为高速，发射无线电信号的喷气式飞机提供动力的超大质量黑洞的存在与它们的宿主星系的合并历史之间有着明确的联系。发现容纳这些喷流的几乎所有星系都正在与另一个星系合并，或者最近已经合并了。该结果对于合并黑洞的射流具有重要意义，并将在《天体物理学杂志》上发表。

一组使用NASA / ESA哈勃太空望远镜的广角相机3（WFC3）的天文学家进行了一项大型调查，以调查经历合并的星系与核心超大质量黑洞活动之间的关系。

该小组研究了中心极具发光性的众多星系，即活跃的银河核（AGN），人们认为这是由于大量热物质在超大质量黑洞周围盘旋并被其消耗而造成的。尽管大多数星系被认为拥有一个超大质量的黑洞，但其中只有一小部分是这种夜光的，很少有星团继续前进并形成相对论射流[1]。两条高速等离子体流几乎以光速移动，并以相反的方向与围绕黑洞的物质圆盘成直角流出，向太空延伸了数千光年。射流中的热物质也是无线电波的起源。

美国太空望远镜科学研究所（也隶属于美国约翰·霍普金斯大学和意大利INAF-IRA）的Marco Chiaberge和他的团队希望正是这些喷气机证实银河系合并的结果[2]。

该团队检查了五类星系中是否存在近期或正在进行的合并的明显迹象-两种类型的带有喷射器的星系，两种类型的具有发光核心但没有喷射器的星系和一组常规的不活动星系[3]。

“容纳这些相对论射流的星系发出大量的无线电波长辐射，”马可解释说。“通过使用哈勃望远镜的WFC3摄像机，我们发现几乎所有具有大量无线电发射的星系都暗示着合并，这暗示着喷气式飞机的存在。但是，不仅有喷气机的星系显示了合并的证据！”[4].

“我们发现，大多数合并事件本身并没有真正导致产生具有强大无线电发射能力的AGN，”意大利Osservatorio Astronomico di Bologna的合著者Roberto Gilli补充说。“我们所研究的其他星系中约有40％也经历了合并，但未能产生与之相对应的引人注目的无线电发射和射流。”

尽管现在很明显，星系合并几乎肯定是一个星系要用相对论射流容纳一个超大质量黑洞的必要条件，但研究小组推断，还必须满足其他条件。他们推测，当中心黑洞旋转得更快时，一个星系与另一个星系的碰撞会产生一个超大质量的黑洞，这可能是由于遇到了另一个质量类似的黑洞，因为黑洞自转时提取了多余的能量将为喷气机提供动力。

“合并可能通过两种方式影响中央黑洞。首先是增加流向星系中心的气体量，使黑洞及其周围的物质圆盘都增加质量。”该论文的合著者科林·诺曼（Colin Norman）解释说。“但是这个过程应该会影响所有正在合并的星系中的黑洞，但是并不是所有带有黑洞的合并星系都以射流结束，因此不足以解释这些射流是如何产生的。另一种可能性是两个大质量星系之间的合并会导致两个质量相似的黑洞也合并。可能是两个黑洞之间的特定合并品种产生了一个旋转的超大质量黑洞，这说明了射流的产生。”

需要进一步使用哈勃望远镜和阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）进行观测，以进一步扩大调查范围，并继续阐明这些复杂而强大的过程。

笔记

[1]相对论射流以接近光速的速度行进，使其成为已知最快的天文物体之一。

[2]本研究中使用的新观测结果是与3CR-HST团队合作进行的。这个国际天文学家小组目前由Marco Chiaberge领导，并使用哈勃太空望远镜对3CR目录中的射电星系和类星体进行了一系列调查。

[3]研究小组将他们的观察结果与来自哈勃的大量档案数据进行了比较。他们直接调查了十二个非常遥远的射电星系，并将结果与在其他观测计划中观测到的大量星系的数据进行了比较。

[4]其他研究表明，星系合并历史与无线电波长的高辐射水平之间存在很强的联系，这表明潜伏在银河系中心的相对论射流的存在。但是，这项调查范围更广，而且结果非常清楚，这意味着现在可以肯定地说无线电大声AGN（即具有相对论射流的星系）是银河合并的结果。

出版物：接受在ApJ中发布

研究报告的PDF副本：大声广播AGN是合并

图像：ESA /哈勃·L·卡尔卡达（ESO）