蛇夫座超大黑洞造成史上最大宇宙爆炸 釋出過去紀錄5倍能量

高詣軒 2020年02月29日 07:00:00

「超大質量黑洞」(supermassive black hole)示意圖。(湯森路透)

在距離地球3.9億光年外的蛇夫座(Ophiuchus)星系團中心處,科學家發現了一場打破宇宙記錄的大爆炸,釋出的能量是次高紀錄的5倍之多。天文學家認為,在星系團中心一座大型星系中的「超大質量黑洞」應是爆炸來源,向外放射出物質射線,宛如宇宙中的火山爆發。

 

《美國有線電視新聞網》(CNN)引述研究主筆、華府「美國海軍研究實驗室」研究主任西蒙娜(Simona Giacintucci)表示,這起爆炸好比將山頂摧毀的1980年美國聖海倫火山(Mt. St. Helens)噴發,差別在於「這起噴發打入星系團熱氣體產生的『火山坑』,足以依次裝進15座銀河星系。」

 

 

來自蛇夫座星系團中心黑洞

 

科學家認為,該次爆炸源起蛇夫座星系團中心區域的黑洞。「星系團」(galaxy cluster)是宇宙中已知的最大構造,由重力將數千座星系組成的集團連結在一起。至於引發爆炸的黑洞,事實上不只會吞噬物質,也會產生向外噴發,通常是以物質射線、噴發的形式放出。

 

天文學家的觀察工具,包括美國國家航空暨太空總署(NASA)的太空望遠鏡「錢卓拉X射線望遠鏡」(Chandra X-ray Observatory)、歐洲太空總署(ESA)的「XMM-牛頓X射線」(XMM-Newton X-ray)太空望遠鏡、澳洲的「默奇森廣角電波干涉陣列」(MWA)、印度的「巨米波電波望遠鏡」(Giant Metrewave Radio Telescope)等。

 

研究作者在27日將最新成果發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。不過其實在2016年,學界就已經發現事件的相關活動,當時透過錢卓拉望遠鏡的觀察顯示,在該星系團中可能有爆炸發生。

 

 

2016年就發現爆炸跡象

 

天文學家沃納(Norbert Werner)和同事在2016年發現,在星系的熱氣體團中,似乎有黑洞放射物所產生的凹口,但由於凹口尺寸驚人,需要極大的能量形成,因此當時認為那不可能出現。新的研究則揭露了黑洞爆炸的事件,也證實2016年觀察到的孔洞確實存在。

 

新研究成果問世後,沃納也在錢卓拉望遠鏡的官方部落格中回應表示,當他看到最新結果時非常振奮。當初沃納等人看到孔洞時,就曾經想過是不是巨大黑洞爆炸所產生,但當時他們認為可能性不大。

 

沃納表示,「要提出驚人的說法,就必須要提供驚人的證據」,而最新的研究正補足了當年他們缺乏的證據。

 

 

透過X射線資料與地面望遠鏡的無線電波資料,科學家得以證實觀察到的凹口。這些無線電波輻射是以光速前進的電子,在射線中遠離黑洞移動所產生。

 

研究共同作者、NASA天文物理學家馬克維奇(Maxim Markevitch)表示,無線電波資料可與X射線切合,讓他們能確定超大爆炸確實發生。

 

 

仍待更多波長資料解謎

 

由於目前的無線電波資料並沒有顯示任何噴發活動,這顯示爆炸已經停止下來。由於氣體已經從黑洞與星系離開,也讓黑洞缺少「燃料」繼續噴發。

 

報導指出,NASA的錢卓拉望遠鏡相當適合進行這項觀測,因為可以透過X射線探查較冷、密度較高的氣體,用其他方式的話恐怕難以觀測得到。

 

研究作者西蒙娜和馬克維奇在錢卓拉望遠鏡官方部落格中寫道,這次的發現只是從一小個不尋常的X射線狀況開始,後來卻進展成發現全新的事件,「這就好像發現恐龍一樣」。

 

 

不過,由於通常放射物會從黑洞兩側放出,但無線電波的釋放卻在其中一端缺席,也成為天文學家的待解謎團。

 

研究共同作者、澳洲「默奇森廣角電波干涉陣列」望遠鏡主管兼「電波天文學國際研究中心」(International Centre for Radio Astronomy Research)天文物理學家約翰斯頓-霍利特(Melanie Johnston-Hollitt)表示,要理解物理過程的全貌,科學家必須從多種波長的觀測來判斷。

 

約翰斯頓-霍利特說明,透過結合X射線和無線電波望遠鏡,已經可以展現出這次的驚人結果,但有關這起現象尚未解答的諸多謎題,仍需要蒐集更多資料來釐清,而這也是天文物理學常見的求知過程。

 

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