新现象解释为什么超大质量黑洞在宇宙早期如此迅速地生长

在一个名为NGC 1068的星系的中心，一个超大质量的黑洞隐藏在厚厚的甜甜圈状的尘埃和气体云中。当天文学家使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)进行更详细的研究时，他们意外地发现了一个现象，可以解释为什么超大质量黑洞在宇宙早期如此迅速地生长。

“由于ALMA的出色分辨率，我们测量了黑洞周围内部轨道中气体的运动，”智利ALMA的国家射电天文台(NRAO)的Violette Impellizzeri解释说，他是第一作者在发表的论文上在天文学杂志上。“令人惊讶的是，我们发现有两个气体盘以相反的方向旋转。”

宇宙年轻时就已经存在超大质量的黑洞，距大爆炸仅十亿年。但是，这些极端物体的质量是太阳质量的十亿倍，却又有时间在相对较短的时间内生长，这是天文学家们面临的一个悬而未决的问题。这一新的ALMA发现可能提供了线索。Impellizzeri说：“反向旋转的气流是不稳定的，这意味着云朵落入黑洞的速度比它们在单个旋转方向上的磁盘降落的速度更快。”“这可能是黑洞可以迅速成长的一种方式。”

NGC 1068(也称为Messier 77)是一个螺旋星系，距地球约4700万光年，位于Cetus星座方向。在它的中心是一个活跃的银河核，这是一个超大质量的黑洞，它从旋转的薄薄的旋转的气体和尘埃盘(也称为吸积盘)中主动提供能量。

ALMA先前的观察发现，黑洞不仅吞噬了物质，而且还以令人难以置信的高速喷出气体-高达每秒500公里(每小时超过一百万英里)。从吸积盘排出的这种气体可能有助于从光学望远镜中隐藏黑洞周围的区域。

Impellizzeri和她的团队利用ALMA出色的变焦镜头功能来观察黑洞周围的分子气体。出乎意料的是，他们发现了两个反向旋转的气体盘。内盘跨度为2-4光年，并跟随银河系的旋转，而外盘(也称为环面)跨度为4-22光年，并以相反的方向旋转。

Impellizzeri说：“我们没想到会这样，因为落入黑洞的气体通常只会沿一个方向旋转。”“某些事情一定会干扰流量，因为磁盘的一部分不可能完全靠自身开始向后旋转。”

反向旋转在空间中并非罕见现象。宾夕法尼亚大学刘易斯堡的巴克内尔大学的合著者杰克·加里摩尔(Jack Gallimore)解释说：“我们在银河系中看到了它，通常距离银河系中心数千光年。”“反向旋转总是由两个星系之间的碰撞或相互作用引起的。使这一结果引人注目的是，我们看到的范围很小，只有数十光年，而不是来自中心黑洞的数千倍。”

天文学家认为，NGC 1068中的逆流可能是由从主星系中掉出的气体云引起的，或者是由捕获在磁盘中的反向旋转轨道上的一个小通过星系引起的。

此刻，外盘似乎处于围绕内盘的稳定轨道中。“当外盘开始掉落到内盘上时，情况将发生变化，这种情况可能会在数个轨道或数十万年之后发生。旋转的气流会碰撞并变得不稳定，并且盘可能会在发光状态下坍塌。分子气体落入黑洞，我们感到非常遗憾。不幸的是，我们不会在那里目睹烟花爆竹，”加利摩尔说。

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