銀心黑洞為什麼不活躍？

大多數星系中心都有個超大質量黑洞，我們的銀河系也不例外。許多其他星系的黑洞都很活躍，在大量物質落入的過程中發出高能輻射，然而銀河系的黑洞卻相對安靜。最新的觀測結果，來自NASA同溫層紅外線天文台SOFIA，正在幫助科學家們了解活躍和安靜黑洞之間的差異。

科學家使用了SOFIA的最新儀器高解析度機載寬頻相機（High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus, 簡稱HAWC ）進行觀測，結果帶來了關於銀心強磁場前所未有的信息。

磁場（magnetic fields）是影響帶電粒子路徑的不可見力，對整個宇宙中物質的運動和演化有重大影響。但由於磁場不能直接成像，它們的作用尚不清楚。HAWC 檢測到塵埃粒子（dust grains）發出的偏振遠紅外線（polarized far-infrared light，人眼看不見），這些粒子垂直於磁場排列。根據SOFIA的結果，天文學家可以繪製出磁場的形狀並推斷出其強度，有助於可視化這種宇宙基本力（fundamental force）。

流線表示磁場，疊加在銀河系巨大黑洞周圍塵埃環的彩色圖像上。Y形結構表示的是落向黑洞的物質，而黑洞位於Y形兩臂相交的位置附近。流線表明磁場緊密地遵循塵埃結構的形狀。每個藍色臂都有自己的場，與環的其餘部分（粉色）完全不同。

Credits: Dust and magnetic fields: NASA/SOFIA; Star field image: NASA/Hubble Space Telescope

「我們真正能夠看到磁場和星際物質（interstellar matter）間的相互作用，這是第一個這樣的實例之一，」來自NASA艾姆斯研究中心的大學空間研究中心（位於加州矽谷）的天體物理學家、論文合著者Joan Schmelz說道，「HAWC 是個改變格局的技術。」

SOFIA之前的觀測就有顯示，在銀心黑洞（稱為人馬座A*，Sagittarius A*）的軌道上有傾斜的氣體和塵埃環。新的HAWC 數據提供了該區域磁場的獨特視圖，似乎可追溯到10萬年以前。SOFIA磁場觀測的詳細信息在2019年6月的美國天文學會會議上公布，並將提交《天體物理學雜誌》。

黑洞的引力主導著銀河系的動力學，但磁場的作用一直是個謎。新觀測表明，磁場的強度足以約束氣體湍流的運動。如果磁場引導氣體流入黑洞，黑洞則活躍，因為它正在「吞食」大量氣體；如果磁場引導氣體流入圍繞黑洞的軌道，黑洞將是安靜的，而這些「倖存」的氣體會成為恆星的原材料。

研究人員將SOFIA像機拍攝的中/遠紅外圖像與新的流線相結合，以顯示磁場方向。疊加的圖像顯示磁場遵循塵埃結構的形狀，但也有一些地方的場遠離主要的灰塵結構，比如環頂部和底部的端點。

「磁場的螺旋將氣體引導到黑洞周圍的軌道上，」NASA噴氣推進實驗室科學家、HAWC 儀器的首席研究員、該研究的主要作者Darren Dowell說，「這可以解釋為什麼我們的黑洞很安靜，而其他黑洞很活躍。」

物質在超大質量黑洞的極端環境中是如何與其相互作用的？為什麼銀河系中心的黑洞相對微弱，而其他星系中的黑洞卻很明亮？新的SOFIA和HAWC 觀測將有助於了解並解決這些長期困擾科學家的問題。

原文

https://www.nasa.gov/feature/magnetic-field-may-be-keeping-milky-way-s-black-hole-quiet

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