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NGC 5813:星系天氣圖



  NGC 5813位在室女座方向,是距離地球約1億500萬光年的一個星系群(galaxy group)中的主要星系。右圖是一幅合成影像,顯示橢圓星系NGC 5813周圍的溫度分布,如同一般氣象預報用的地面天氣圖一樣,其中溫度較高的區域為紅色,隨溫度遞減而逐漸變成橘色、黃色、綠色和藍色。圖中的數字則是溫度,單位為百萬度。另外,底圖則是以錢卓X射線觀測衛星(Chandra X-ray Observatory)的X射線影像(藍色)、史隆數位巡天(SDSS)的可見光影像(黃色)合成的。

  仔細看的話,可發現這幅星系天氣圖的溫度變化其實不大,在數十萬光年的廣袤範圍內,變動量僅約30%而已。在星系群核心氣體最稠密的地方,因為缺乏熱源,氣體應該會因輻射而逐漸冷卻。然而,由於NGC 5813中心的超大質量黑洞(supermassive black hole)三不五時會爆發而提供一些熱能,故仍可避免靠近星系群中心區的氣體冷卻到很低的溫度;不過這樣一來,卻又降低了低溫氣體可以形成新恆星的機率。這有點像是太陽光加熱地球大氣,使大氣中的水和水蒸氣不致於冷卻、甚至結冰。



  超大質量黑洞的爆發如何提供熱能給周圍氣體?當氣體旋繞黑洞過程中,黑洞會向兩極方向拋出噴流,這些高速氣體和震波撞擊周圍氣體後,便可使周圍氣體加熱,並看似如同一個空腔結構。哈佛史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)的天文學家Scott Randall等人發現最近一次爆發大約發生在距今300萬年前,在星系中心區形成一個8字形結構,這是天文學家首度確認經由爆發震波加熱氣體,使氣體不致於持續冷卻的系統。體積這麼小的一個黑洞,居然能加熱這麼大片區域的氣體,完全是噴流震波的功勞。

  由NGC 5813周圍的氣體分布,顯示中心超大質量黑洞至少曾發生過3次爆發,分別發生在300萬年前、2000萬年前和9000萬年前。較近的2次爆發平均威力相差了6倍之多,顯示在短短的1000萬年之內,噴流隨時間所傳遞的能量就有顯著的差異。



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