超大質(zhì)量黑洞存在于大多數(shù)星系中心，我們的銀河系也不例外。但許多其他星系都有高度活躍的黑洞，這意味著許多物質(zhì)正在落入黑洞，在這個(gè)“供給”過(guò)程中釋放出高能輻射。另一方面，銀河系中心的黑洞相對(duì)來(lái)說(shuō)比較安靜。來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)索非亞平流層紅外天文觀測(cè)站(stratososphere Observatory for Infrared Astronomy)的新觀測(cè)結(jié)果，正幫助科學(xué)家們了解活躍黑洞和安靜黑洞之間的差異。

這些結(jié)果提供了關(guān)于銀河系中心強(qiáng)磁場(chǎng)前所未有的信息?？茖W(xué)家們使用索菲亞最新的儀器，高分辨率機(jī)載寬帶相機(jī)+，HAWC+來(lái)進(jìn)行這些測(cè)量。磁場(chǎng)是一種無(wú)形的力量，它影響帶電粒子的路徑，并對(duì)宇宙中物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和演化產(chǎn)生重大影響。但是磁場(chǎng)不能直接成像，所以人們對(duì)磁場(chǎng)的作用還不是很了解。HAWC+儀器可以探測(cè)到天塵顆粒發(fā)出的偏振光，而天塵顆粒肉眼是看不見(jiàn)的。這些顆粒垂直于磁場(chǎng)，從索菲亞的結(jié)果中，天文學(xué)家可以繪制出形狀。

并推斷出原本看不見(jiàn)的磁場(chǎng)的強(qiáng)度，幫助將這種基本的自然力形象化。加州硅谷NASA艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)大學(xué)空間研究中心天體物理學(xué)家瓊·施梅爾茲(Joan Schmelz)說(shuō)：這是我們能夠真正看到磁場(chǎng)和星際物質(zhì)如何相互作用的第一個(gè)例子之一，HAWC+改變了游戲規(guī)則。索非亞之前的觀測(cè)顯示，圍繞銀河系黑洞旋轉(zhuǎn)的傾斜的氣體和塵埃環(huán)，被稱為人馬座A*(念作“人馬座A星”)。

但新的HAWC+數(shù)據(jù)提供了該區(qū)域磁場(chǎng)的獨(dú)特視角，它似乎追溯了該地區(qū)過(guò)去10萬(wàn)年的歷史。索菲亞磁場(chǎng)觀測(cè)細(xì)節(jié)在2019年6月的美國(guó)天文學(xué)會(huì)會(huì)議上公布，并將提交給《天體物理學(xué)》期刊發(fā)布。黑洞引力支配著銀河系中心的動(dòng)力學(xué)，但磁場(chǎng)的作用一直是個(gè)謎。用HAWC+進(jìn)行的新觀測(cè)表明，磁場(chǎng)強(qiáng)度足以約束氣體的湍流運(yùn)動(dòng)。如果磁場(chǎng)引導(dǎo)氣體進(jìn)入黑洞，那么黑洞就是活躍的，因?yàn)樗牧舜罅繗怏w。

然而，如果磁場(chǎng)引導(dǎo)氣體進(jìn)入黑洞周圍軌道，那么黑洞是安靜的，因?yàn)樗鼪](méi)有吸收任何氣體，否則最終會(huì)形成新的恒星。研究人員將索菲亞相機(jī)拍攝的中、遠(yuǎn)紅外圖像與能夠顯示磁場(chǎng)方向的新流線結(jié)合起來(lái)。藍(lán)色y形結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖)是向黑洞下落的熱物質(zhì)，黑洞位于y形的兩條臂交點(diǎn)附近。將磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)疊加在圖像上，可以看出磁場(chǎng)與塵埃結(jié)構(gòu)的形狀一致。每一個(gè)藍(lán)色旋臂都有自己的場(chǎng)分量，與環(huán)的其他部分完全不同，用粉色表示。

但也有一些地方，電場(chǎng)偏離了主要的塵埃結(jié)構(gòu)，如環(huán)的頂部和底部端點(diǎn)。NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家達(dá)倫·道爾(Darren Dowell)說(shuō)：磁場(chǎng)螺旋形狀將氣體引導(dǎo)到黑洞周圍的軌道上。這可以解釋為什么我們銀河系黑洞是安靜的，而其他的是活躍的。新SOFIA和HAWC+觀測(cè)結(jié)果有助于確定在超大質(zhì)量黑洞極端環(huán)境中物質(zhì)是如何與其相互作用，包括解決一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題：為什么銀河系中心黑洞相對(duì)較暗，而其他星系的中心黑洞卻如此明亮。

博科園｜研究/來(lái)自：NASA

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普