看见M87喷流,延伸3300光年,竟然是双螺旋结构?

黑背景下可以看到从图片左侧白点释放出来的红色双螺旋喷流。

点击放大查看|来自M87星系的双螺旋喷流,它产生于图片左侧亮点,该位置包含了一个超大质量黑洞,是整个星系的核心。图片来自帕塞托,索菲亚·达内洛—美国国家射电天文台(NARO)、AUI 国家科学基金会(NSF)。

M87星系喷流

人类自身的基因编码(DNA)是双螺旋状,这一定程度上解释了为什么我们在看到M87星系喷流图像,听到双螺旋状喷流结构时如此震惊。天文学家采用标志性的央斯基甚大阵进行了该项研究,这一射电望远镜坐落于新墨西哥州中部的圣阿古斯丁平原上。2021年11月7日他们将研究成果发表在同行评议的天体物理学期刊杂志上。

2019年被直接拍摄到的超大质量黑洞就是来自于M87星系。该星系离我们5500万光年之遥,但从宇宙学角度上看是比较近的。我们虽然看不清它的单颗恒星,但是我们早先知道它的中心黑洞质量相当于65亿个太阳,并且有一股由接近光速运动的电子和亚原子粒子组成的喷流,从这个黑洞中心延伸出来。

来自墨西哥国立自治大学的爱丽丝·帕塞托 带领团队开展了这项研究,她在声明中说:

“收集不同射电波段的高质量数据拼凑成M87星系的图像,我们从中编译出喷流周围磁场的三维结构,进一步发现喷流中的物质呈现与DNA相似的双螺旋结构。”

美国国家射电天文台证实道:

“从巨大星系中心发射出的物质以双螺旋结构喷射到3300光年外,这远超我们在银河系探测到的星系磁场范围。”

图解:明亮的朦胧地带,有一股喷流从中延伸出来。

放大查看|这是从可见光范围拍摄到的M87星系,由哈勃太空望远镜的广角行星照相机2在1998年拍摄得到。

他们如何“看到”它?

现在我们知道喷流形成的磁场至少延伸了3300光年,而且喷流的可见长度(在可见光中)是5000光年,其射电波长延伸到了10万光年,这大约是我们整个银河系的直径。美国国家射电天文台在声明中继续说道:

“帕塞托和她的团队收集来自甚大阵的磁场射电波的极化、朝向、不同喷流区域的强度信息,通过系统地将各方面信息汇合,他们展现了完整精确的星系喷流观测。”

图解:爱丽丝·帕塞托背着背包在岩石上徒步。图片来自IRYA无线电天文研究所。

爱丽丝·帕塞托在意大利博洛尼亚大学获得天文学本科学位,在德国波恩大学马克斯·普朗克无线电天文学研究所获得天文学和天体物理学博士学位。

不出所料

另一个团队成员,西班牙巴伦西亚大学的天文学家何塞·马蒂补充道:

“我们预计在黑洞的附近会看到螺旋状的磁场,也知道这种形态的磁场对于把物质卷入细长的喷流这个过程起到重要作用,但是我们没想到,这个螺旋状的强磁场延伸到这么远的外太空。”

研究人员原以为,当远离黑洞时,这个磁场将减弱。然而这次成像显示情况却并非如此,科学家们正在进一步研究来解释为什么磁场作用延伸如此远。西班牙格拉纳达安达卢西亚天文研究所(CSIC)的合著者何塞·戈麦斯说:

“M87星系离我们比较近,形成的喷流又非常强大,是一个很好的研究对象,可以帮助我们理解宇宙中黑洞喷流这一无处不在的现象。”

图解:携带生物基因信息的DNA具有双螺旋结构 图源:国家人类基因组研究所(NHGRI)

总结:M87的喷射流是一种黑洞能量的亚原子粒子流,它整体上呈现螺旋状,以接近光速的速度飞行,向外喷射约8000光年。

参考资料:M87,即室女座A星系(也称为梅西耶87、M87或NGC 4486),常称之为“M87星系”,由法国天文学家查尔斯·梅西耶于1781年发现。M87是巨大的椭圆星系,也是银河系附近几个质量最大的星系之一,其球状星团数量达到12,000个。亮度分布和典型的椭圆星系一样,由星系中心向外递减,越外亮度越暗。位在星系中心是其超大质量黑洞,也是活跃星系核的主成分,该天体在各波段都发出强烈辐射,尤其在射电波段。

央斯基甚大阵(Very Large Array,缩写为VLA)是由27台25米口径的天线组成的射电望远镜阵列,位于美国新墨西哥州的圣阿古斯丁平原上,是世界上最大的综合孔径射电望远镜,属美国国立射电天文台。可在6个波段工作,并可作圆偏振(左旋和右旋)和线偏振测量。在厘米波段,最高空间分辨率达角秒量级,与地面光学望远镜的分辨率相当。用于观测各种天体,包括射电星系、类星体、超新星遗迹、伽玛射线暴、发射无线电的恒星、天体脉泽、黑洞以及银河系和河外星系的氢气。

BY: Deborah Byrd

FY: gxmm

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