臺北市立天文科學教育館

天文學家觀察了16個星系中心的超大質量黑洞。將黑洞噴流在數百萬年前的方向與當前方向進行比較。結果顯示，大約三分之一的黑洞噴流現在的指向與之前完全不同，甚至噴流的方向可以有接近90度的變化。這些變化的時間尺度在一百萬到數千萬年之間。這一發現是透過NASA的錢卓拉X射線太空望遠鏡和美國國家天文台的甚長基線陣列（VLBA）觀測得出的，研究論文發表在《The Astrophysical Journal》上（Ubertosi et al. 2024）。

這些超大質量黑洞位於星系的中心，並被熱氣體包圍著。利用VLBA觀測，在電波波段可以直接觀測到黑洞發射出去近幾光年遠噴流的方向。然後利用錢卓拉X射線觀測，可以找出熱氣體因為被噴流向外推動而形成的空腔或氣泡。這些空腔或氣泡存在於距離黑洞較遠的地方，因此可以推測出噴流數百萬年前指向的方向。研究人員將噴流的方向與空腔的方向進行了比較。結果顯示，許多黑洞的噴流正在快速改變方向，由於這些超大質量黑洞，連同宿主星系，可能已存在超過100億年。在大約一百萬年內改變巨型黑洞噴流的方向，就像在幾分鐘內改變一艘戰艦的方向一樣。超大質量黑洞噴流如何轉向，仍是一個未解之謎。每個超大質量黑洞的噴流方向被認為與黑洞的旋轉軸對齊，這些噴流的一個重要動力源可能是圍繞黑洞旋轉並向內墜落的盤狀物質（稱為吸積盤）。這一過程被認為會迫使噴流垂直於盤面。如果物質以不同於盤面平行的角度墜向黑洞，可能會影響黑洞的旋轉軸方向。如果足夠長時間內有物質以不同角度迅速墜向黑洞，可能會拖動其旋轉軸向不同方向，導致噴流指向不同的方向。

天文學家認為，黑洞噴流及其雕刻出的空腔，對於星系中恆星形成方面有著重要的調節作用。噴流能將能量注入星系中心附近的熱氣體中，可以防止氣體冷卻到足以形成大量新恆星的程度。如果噴流大幅度變換方向，它們可以在星系中更大區域內壓制恆星的形成。（編譯／段皓元）

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資料來源：Chandra