终于发现围绕着我们星系黑洞的吸积盘

Lisa Grossman

某些特大质量的黑洞是以拥有沿轨道运行的气体组成的炽热圆盘而宣告它们存在的。但是银河系中心的“巨兽”却显得非常害羞与庄重。现在，天文学家们终于发现了这个黑洞由陨落物质形成的发出微光的吸积盘，这是一个被长期怀疑但却从未被观察到的存在。

“我为我们终于能够看到它而惊讶不已。”来自美国新泽西州普林斯顿高级研究院的天体物理学家ElenaMurchikova说道。研究人员使用位于智利北部的ALMA阵列（ALMA阵列是一个国际合作的天文设施，由欧洲、北美、东亚与智利共和国合作运作。工作波段位于毫米波和亚毫米波，由于其工作的波段处于人眼看不到的波长上，因此可以发现许多宇宙物体）发现了这个圆盘，他们在6月6日的《自然》杂志上就此作了报告。

以人马座A（sagittarius A）命名的银河系特大质量黑洞是一头“巨兽”，它的质量是太阳的400万倍。当某些黑洞狼吞虎咽地将它周围的气体和尘埃吞下时，人马座A却显得比较挑食。这种“营养不良”的黑洞没有足够的“食物供给”而让它们周围的气体发出明亮的光芒，Murchikova说道。

这个圆盘被削弱的光芒有助于解释为什么科学家可通过视界望远镜捕获到更加遥远的M87星系的中心黑洞图像，而迄今为止却没能观测到人马座A图像的原因。

此前科学家们曾经在人马座A附近观察到释放出高能x射线的炙热（大约1000万开氏度）气体云，以及围绕黑洞运动的恒星气体云，但是这些气体源看起来并不能组成一个整齐的、绕轨运行的圆盘。

Murchikova和同事们将他们的搜寻聚焦于温度较低的气体上，它们大约10000开氏度，位于距人马座A 2800亿千米之内。如果只观察炙热的气体，她解释道，就像通过聚焦沙漠的夏天而试图了解地球的气候。“这2种气体都会坠入黑洞。你需要1张全景图。”Murchikova说道。

ALMA通过在1个特殊的波长内观察光粒子来对低温气体进行测量。当气体云中的电子与质子相结合形成氢原子时，那些光子被释放出来。Murchikova和同事们对光子在黑洞周围的分布情况进行了观察，他们看到了1个中间部位存在1个缺口的椭圆形圆盘，而那个中间部位正是黑洞的所在地。

在圆盘的一侧，光波长被拉伸，或红移。在另一侧，光被挤压，或蓝移。这个发现意味着圆盘的一侧向着地球移动，而另一侧则在远离——这是一个圆盘处于旋转状态的显著迹象。

“我从未想过我能真正看到如此有序的旋转。”Murchikova说道。

研究团队也预估了圆盘的质量

大約是太阳质量的0.00001～0.0001倍之间，这取决于圆盘的厚度。研究人员还估算了到底有多少物质坠入了黑洞，他们表示每年大约有太阳质量的2.7×10，或者大约是谷神星质量的一半。

“我想这一定非常令人兴奋。”来自美国加州大学洛杉矶分校的天体物理学家Anna Ciudo说道。她的团队使用位于夏威夷的Keck望远镜在红外线波长的范围内搜寻圆盘的迹象，但是一无所获。

Ciurlo表示，如果圆盘的活跃程度能够被ALMA发现，而未能被Keck发现，那么“这会令我们思考一定还存在着某种至今不能完全明白的特殊过程”。通过ALMA及视界望远镜进行更多的观测或将有助于解开这个谜团。