银河系中心黑洞首次被发现有“呼吸”

美国国家科学基金会国家射电天文台（NRAO）与合作机构近日宣布，天文学家首次在观测数据中清晰捕捉到银河系中心超大质量黑洞人马座A*（Sagittarius A*，简称Sgr A*）喷出的高温宇宙风，为长达半个世纪的理论推断提供了直接证据。

根据天体物理理论，当黑洞吞噬周围气体物质时，除了一部分被吸入视界，还应有部分物质以喷流或风的形式向外抛射，但银河系中心黑洞的这股“风”一直未被明确观测到。

此次研究依托位于智利的阿塔卡马大型毫米/次毫米波阵列望远镜（ALMA），科研团队在数年观测基础上，绘制出人马座A*周围冷气体迄今最精细的分布图，从中找到黑洞“呼吸”留下的直接痕迹。

科研人员在距离人马座A*约1秒差距（约3光年）的范围内，以1.3毫米波段长期观测一氧化碳分子辐射，这类分子是冷分子气体的典型示踪物，有助于描绘黑洞附近冷气体的空间结构。

由于人马座A*本身射电辐射强度高且随时间快速变化，团队首先对黑洞自身的明亮射电信号进行精细建模和扣除，以尽可能消除“炫光”干扰。

在“减去”黑洞强辐射后，研究人员得以分辨出周边极为微弱且结构复杂的冷气体形态，并意外发现一处巨大的锥形空腔——在冷气体分布图上表现为明显缺失区域，其几何形态直指人马座A*。

为了确认这一结构的物理性质，科研团队还对比了美国宇航局钱德拉X射线天文台的数据，发现在同一空间区域内充满着由高温气体发出的X射线辐射。

这表明，这个锥形空腔并非简单的物质缺失，而是被黑洞驱动的高温风所充填；该风要么将原有冷气体“一扫而空”，要么将其加热至高温，使之不再以冷气体形式出现。

研究显示，此次基于ALMA的数据绘制的冷气体分布图，其灵敏度比以往同类一氧化碳观测提高约100倍，空间分辨率提升约80倍，成为迄今为止对人马座A*附近1秒差距范围冷气体最清晰、最敏感的观测成果。

在这一基础上，科学家不仅首次在银河系中心明确识别出黑洞驱动的外流结构，也解决了困扰领域数十年的“缺失之风”问题，证明我银河系中心黑洞同样在以风的方式与周围环境发生剧烈相互作用。

科研团队估算，这股由人马座A*吹出的高温风已经持续至少2万年之久，显示出黑洞长期、稳定地向外释放能量和动量。

不过，与一些其他星系中心可见的巨大、明亮喷流相比，银河系中心这股风相对“温和”，并未形成极端剧烈的喷流结构，而是以更“低调”的方式改造着银河系中心的气体生态环境。

科学家指出，这一发现有助于加深人们对超大质量黑洞“进食”和“回馈”过程的理解：黑洞一方面吸积周围气体获得能量，另一方面通过外流或喷流将能量和物质重新注入星系中心，进而影响恒星形成、气体循环等宏观过程。

银河系作为人类所处的家园星系，其中心黑洞的“呼吸”节奏与方式，对理解星系整体演化具有重要示范意义，这次观测则提供了迄今最清晰的实证样本之一。

作为本次成果的关键设备，ALMA是由欧洲南方天文台、美国国家科学基金会及日本国立自然科学研究机构等多方，与智利共和国合作建设和运行的大型国际天文设施，旨在利用毫米和次毫米波段观测冷宇宙中的气体与尘埃结构。

美国国家射电天文台则代表北美地区负责ALMA的建设与运营，是美国国家科学基金会旗下的重要射电天文观测平台，为全球天文学界提供开放的先进观测设施。

在相关机构看来，人马座A*“呼吸”的首次清晰证据，不仅填补了理论与观测之间的一块空白，也为未来利用多波段、多设备联合探索银河系中心打开新窗口。

随着更长时间基线、更高精度的观测持续积累，人们有望进一步刻画这股宇宙风的演化历史，评估其对银河系中心气体分布和恒星形成活动的深远影响。