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標 題[摘錄]天文學家首度直接觀測到超重黑洞旁的塵埃盤
發信站銘傳築夢別境 (Sat Jun 28 21:38:47 2003)
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活躍星系核(Active galactic nuclei,AGN)是宇宙中能量級最高、最神秘的現象之一。
某些星系的核心會放射出巨大能量,比像我們銀河系一樣的普通星系所釋放出的能量高上
數十至數千倍。有些天文學家認為,這些能量主要是來自星系核心的超重黑洞。根據間接
的觀測證據顯示:超重黑洞周圍極可能包覆著一個厚厚的、由氣體與塵埃組成的甜甜圈狀
結構,天文學家稱之為「torus」(環狀圓盤);但受限於望遠鏡的解析力,天文學家從不
曾目睹這個環狀圓盤結構的真實面貌。由歐南天文台(ESO)Andrea Richichi為首的歐洲
天文學家,利用歐南天文台的由至少兩架望遠鏡組成的超大望遠鏡干涉儀(VLTI),首次
成功地解析出活躍星系NGC 1068核心超重黑洞周遭的環狀塵埃盤,這個塵埃盤的視直徑約
0.03角秒,相當於10光年。這項觀測成果顯示,天文學家愈來愈有能力探索我們銀河系以
外的宇宙世界。左上圖為藝術家筆下想像的AGN內側的情況,兩道噴流從AGN噴射而出,核
心的超重黑洞則被塵埃與氣體聚集的吸積盤環繞,吸積盤外則環繞著環狀的塵埃盤。
AGN之所以迷人,是因為它所放出的能量高得驚人,而且有著各種不同的面貌:有些亮核輻
射出高能光子(如紫外線或X光),有些AGN旁除了有緻密而明亮的核心外,還環繞著「正
常」的星系結構,有些AGN則有著狹長的噴流結構。目前眾多證據都顯示AGN的「發電廠」
就是核心質量高達數億倍太陽質量的超重黑洞,當物質不斷地從黑洞周遭的吸積盤中旋入
黑洞時,會因擠壓而被加熱至極高溫並放射出大量輻射,使這個星系核因而超級明亮。基
於簡單化原理,天文學家認為上述不同樣貌的AGN,其實內涵都一樣,只因從不同角度觀察
AGN,故而有不同結果:直接看到中心的會非常亮,側面向著我們的則因塵埃盤的阻擋而變
暗。不過,這都是理論,由於塵埃盤的尺度僅數十光年,以最近的AGN而言,這相當於0.05
角秒,以前的望遠鏡設備都沒有如此精細的解析度得以拍攝到塵埃盤是否確實存在。
不過,天文學家目前藉由干涉技術提高解析力,ESO的Richichi等人利用VLTI觀測中紅外波
段(波長10微米),解析力高達0.01角秒,而因AGN核心輻射出的能量被塵埃盤吸收後再輻
射時,輻射波段就是落在5~100微米的紅外波段,因此VLTI這套中紅外干涉儀(MIDI)可
以在這個議題上發揮很好的功效。左圖為NGC 1068,圖中小框中的圓圈則為VLTI等儀器所
解析的區域。NGC 1068又名為M77,位在鯨魚座,離地球約6000萬光年,是離地球最近的活
躍星系。照片中可見NGC 1068看來像是個一般的螺旋星系,但在X射線波段它的核心卻異常
明亮。左圖為Richichi等人觀測到的NGC 1068干涉圖;當光源的尺度愈小,干涉圖中的主
要峰值會愈強,當光源的尺度愈大,次峰與主峰的比值就會愈小。從種方法計算NGC 1068
的塵埃盤約為0.03角秒,相當於10光年左右。
參考資料來源:
http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2003/pr-17-03.html
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