臺北市立天文科學教育館

每個大星系的中心都有一個超大質量黑洞，其巨大的重力將周圍的氣體吸入，當氣體向內盤旋時，會在黑洞周圍形成一個扁平的吸積盤，並在那裡發熱發光，隨著時間推移，最接近黑洞的氣體會到達無法返回的點並被吞噬殆盡。然而，黑洞只消耗了這些向它飛來氣體的一小部分，在環繞黑洞的過程中，有些物質會被拋回太空，就如同小小孩在用餐的過程中，會將盤中很多東西灑出來一樣。而更誇張的情況是，黑洞會將整個餐桌掀翻，吸積盤中的氣體會以如此高的速度向四面八方拋出，因此清空了周圍的星際氣體。這不僅剝奪了黑洞的食物，也意味著在此廣闊的區域內無法形成新的恆星，從而改變了星系的結構。

到目前為止，這種超快的「黑洞風」只能從極其明亮的吸積盤中檢測到，因為這些吸積盤吸積物質的能力已達到了其極限。但這一次XMM-Newton在一個普通的黑洞中檢測到了超快的風。研究人員表示若將風扇開到最大，我們可以預期風速會非常快，但在我們研究的這個名為Markarian 817的星系中，其風扇的功率設置較低，但卻仍產生令人難以置信的高能風。觀測到超快風是非常罕見的，而探測到能量足以改變宿主星系特徵的風就更少見了。Markarian 817在並不特別活躍的狀態下產生這些風的時間長達一年，這一事實表明黑洞重塑其宿主星系的程度可能比之前想像的要大得多。

圖說：哈伯觀測到的Markarian 187。圖片來源：NASA, ESA and the Hubble SM4 ERO Team

活躍的星系中心會發出包括X射線在內的高能量光，Markarian 817之所以讓研究人員眼前一亮，是因為它非常安靜，從Swift observatory觀測到的X射線訊號非常微弱。使用更靈敏的X射線望遠鏡XMM-Newton進行的後續觀測揭示了真正發生的情況：來自吸積盤的超快風就像一層遮蓋物，阻擋了從吸積盤周圍發出的X射線（稱為日冕），而這些測量結果得到了NASA NuSTAR望遠鏡觀測結果的支持。對X射線測量結果的詳細分析顯示，Markarian 817的中心並沒有發出一團「氣流」，而是在吸積盤的大片區域內產生了一陣狂風，這股風暴持續了數百天，至少由3個不同的部分組成，每個部分的移動速度都是光速的幾分之一。

圖說：藝術家對Markarian 187星系中心噴出的超快風想像圖。圖片來源：ESA (acknowledgement: work performed by ATG under contract to ESA), CC BY-SA 3.0 IGO

這解開了我們對黑洞及其周圍星系如何相互影響的難題，包括銀河系在內的許多星系，其中心周圍似乎都有大片區域，這些區域中很少有新恆星形成，這可以用清除恆星形成氣體的黑洞風來解釋，但這只有在當黑洞風的速度足夠快、持續時間足夠長，並且是由具有典型活動程度的黑洞產生時才有作用。研究人員表示黑洞研究中許多懸而未決的問題都是透過長時間的觀察來實現探測，這些觀察需要持續數小時才能捕捉到重要事件。這凸顯了XMM-Newton任務對未來的首要重要性，因為沒有其他任務能夠將其高靈敏度和長時間不間斷的觀測能力結合起來。相關研究成果發表於《The Astrophysical Journal Letters》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：ESA