美國太空總署詹姆斯·韋伯的新觀察解釋了黑洞如何進食
美國太空總署詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）最近進行的分析可能最終揭示了天文學最大的謎團之一：超大質量黑洞如何獲得營養。這些發現，日期2026 年 7 月 14 日，使天文學家更進一步了解這些宇宙巨星的動力學。
由加拿大蒙特利爾大學研究人員領導的國際團隊在《天文物理學雜誌》上發表了他們的新研究結果。這項研究展示了迄今為止獲得的最清晰的氣態細絲圖像，氣態細絲是連接星系大氣層和旋轉盤的結構，而旋轉盤是中心超大質量黑洞的食物。
對這些數據的深入分析為理解黑洞如何消耗物質開闢了一條基本途徑，這種現象幾十年來一直引起科學界的興趣。
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了解黑洞有趣的進食過程
研究合著者、密西根州立大學 (MSU) 物理學和天文學教授梅根·多納休 (Megan Donahue) 強調，JWST 觀測提供了大量新資訊和測量結果，這是完全吸收的真正挑戰。據她介紹，每個人都在合作解決有關這些黑洞如何獲得燃料以及它們如何與各自的宿主星系相互作用的天文物理學問題。
超大質量黑洞是宇宙中大多數星系的支柱，其質量可以從太陽的數百萬到數十億倍不等。在活動星系核（AGN）中，這些中心黑洞消耗大量周圍物質並排出強大的噴流，影響周圍星系的形成。
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這種強烈的活動為科學家帶來了一個長期的謎。人們期望來自活躍星系核的噴流透過加熱周圍的氣體來切斷黑洞的燃料供應。這就提出了這些物體如何持續穩定累積物質的問題。
研究人員測試有關銀河燃料的假設
為了加深研究，科學家測試了試圖解釋這一現象的主要理論：隨著時間的推移，加熱的氣體會冷卻，凝結成長絲並返回到星系中心，從而補充黑洞。
為了驗證這個假設，JWST 瞄準了最有利於活動星系核研究的自然環境之一：NGC 4696 星系。該星系位於半人馬星團的中心，距離地球約 1.45 億光年，是進行此類觀測的理想實驗室。
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使用 JWST 的 NIRSpec 儀器，團隊進行了八個小時的觀察。在此期間，他們以大約 30 光年的令人印象深刻的分辨率繪製了星系最深處（黑洞引力發揮最大影響的區域）的氣體運動圖。
收集到的數據揭示了一個直徑800光年的氣體盤，以大約每秒600公里的速度圍繞超大質量黑洞旋轉。與這個快速旋轉的圓盤相連的是一根巨大的下落細絲，它引導氣體向內並為活躍的星系核提供能量。
黑洞支撐機制細節
這項重要發現填補了理解超大質量黑洞如何維持自身的根本空白。研究人員提出，在黑洞向周圍的氣體注入能量並將其加熱後，該物質最終會失去熱量並凝結成綿延數十萬光年的細絲。在磁場的引導下，這些細絲落向星系中心，並在那裡融入旋轉的吸積盤。
該團隊還根據該模型進行了一系列電腦模擬，結果顯示預測的行為與 JWST 的觀察結果非常吻合。儘管需要進一步觀察才能得到最終確認，但這些發現為長絲餵養假說提供了強有力的支持。
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密西根州立大學物理學和天文學教授、合著者馬克沃伊特 (Mark Voit) 表達了他很高興成為該計畫的一部分。他補充說，他的團隊在密西根州立大學的計算預測，磁場對於將冷氣體輸送到宇宙最大的黑洞至關重要，令人驚訝的是，看到這一預測在 JWST 影像中實現。
完整的科學論文題為“JWST 揭示黑洞如何提供動力：千秒差距尺度多相細絲為亞千秒差距核圓盤提供動力”，發表在《天體物理學雜誌快報》上。
