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距 3.9 億光年現迄今最巨型黑洞大爆炸 爆炸中心可容納 15 個銀河系

2020/2/28 — 13:22

最新刊於《天體物理學雜誌》的報告指,用地面和太空天文望遠鏡進行觀測到,距離地球 3.9 億光年遠的蛇夫座星團 (Ophiuchus galaxy cluster) 中心黑洞,曾出現破紀錄的大爆炸。

領導研究的美國海軍研究實驗室研究主任 Simona Giacintucci 指,某程度上,爆炸與 1980 年聖海倫火山爆發相似,分別在於當這次爆炸噴入星團熱氣時,其「火山口」可容納到 15 個銀河系。

1980 年 5 月 18 日的聖海倫火山大爆發,是美國歷史上死傷人數最多、經濟損失最大的火山爆發,並使火山從爆發前的高海拔 2,950 米下降到了海拔 2,550 米,噴出的火山灰和碎屑體積更達到 2.3 立方公里。有專家估計,該次大爆發產生的能量相當於 3.5 億噸 TNT 炸藥 。

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爆炸起源於蛇夫座星團的中心,該星團是宇宙中已知最大結構,引力使這些包含數千個星系的星團束縛在一起。

天文學家認為,蛇夫座一個大星系核心朝向星團中心的超大質量黑洞,是造成該爆炸的原因。黑洞不僅會吞噬附近的物質,亦會噴射這些物質。而是次黑洞爆炸打破人類記錄,是 2005 年 MS 0735+74 爆炸的 5 倍,後者爆炸時黑洞曾將相當於 3 億個太陽的質量,其爆炸更持續了一億年,曾是人類已知最大型黑洞爆炸。

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Credit: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM: ESA/XMM; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

Credit: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S. Giacintucci, et al., XMM: ESA/XMM; Radio: NCRA/TIFR/GMRT; Infrared: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF

早在 2016 年,奧地利天文學家 Norbert Werner 的團隊從錢德拉 X 射線天文台察覺蛇夫座星團異動,黑洞噴流產生的熱氣之間似乎有個空腔 (cavity) ,但該空腔太大需要由超大量能量才可造成,當時他們認為不可能是超大黑洞爆炸

不過,最新的報告確認 Werner 團隊的觀察正確。 Werner 表示,當時見到觀察結果時非常高興,在隨後發表的論文曾考慮到發現可能是由破紀錄黑洞爆發引起,但最終認為可太可能是這樣。他又指,蛇夫座星團是其中一個距離我們最近的星團,而被人類觀察得到是次爆炸,相當巧合。非凡發現必須要有非凡證據,新報告的觀察結果正提供了我們所缺乏的證據。

是次團隊結合了 X 射線數據與地面望遠鏡的無線電波長數據,有助確認空腔的出現,因為空腔充滿無線電輻射,這些輻射則由黑洞噴出的電子以光速移動而產生。有撰寫報告的 NASA 戈達德太空飛行中心天體物理學家 Maxim Markevitch 指, X 射線與無線電數據關係就如戴手套一樣,告訴團隊星團發生了前所未見的黑洞爆炸。

他與 Giacintucci 在網誌形容這是「發現一隻恐龍」,首先發現到不尋常的 X 射線,然後再從「地底」冒出其他線索。

不過,黑洞另一邊卻未有發出無線電,這將是天文學家要解決的一個謎團,因為噴射流理應會在黑洞兩邊出現。

來源:
CNN, Biggest explosion in the universe spotted by astronomers, 27 February 2020

報告:
Giacintucci, S., Markevitch, M., Johnston-Hollitt, M. & et al. (2020). Discovery of a giant radio fossil in the Ophiuchus galaxy cluster. The Astrophysical Journal 891 1. doi: 10.3847/1538-4357/ab6a9d

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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