气体是如何落向黑洞的？有点像“甜甜圈”和“喷泉”

一项最新研究显示，围绕超大质量黑洞存在的气体物质会从吸积盘的上下两个方向上喷射而出，就像一座三维喷泉，科学家们很早就猜想，围绕活动星系核的气体环会形成一个类似甜甜圈的形态，但现在，科学家们首次揭示了这种结构形成的过程细节。

利用设在南美洲智利境内的阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波天线阵列（ALMA）进行的观测和模拟结果显示，所谓“甜甜圈”实际上是一个活跃得多的结构，由三个同步转动的部分组成。

在这项最新研究中，来自日本国立天文台的研究人员对一个远在1400万光年外的星系核心的超大质量黑洞展开研究。他们将观测结果与在超级计算机上进行的气体坠落向黑洞的模拟结果进行对比，最终得到的结果对传统观点提出了挑战。

根据他们的研究成果，这个围绕黑洞的气体下落过程其实更多是一种三步走的过程。

首先，低温气体在自转平面附近形成一个盘状结构，不断加热，直到其中的分子解体；这其中的一部分分子物质会被喷射出去，朝向吸积盘的上方或下方高速喷出，但随后在引力作用下散开并再次落回吸积盘，有点像是喷水池中的喷泉，从而在四周构成一个类似甜甜圈的厚圈状结构。

▲ALMA观测到的一个星系内部CO分子气体以及C原子分布情况

领导这项研究的日本鹿儿岛大学理论物理学家和田桂一指出：“此前的理论模型预设了一个甜甜圈结构。但我们的研究与此不同，我们并不进行思维预设，我们的模拟从物理学方程出发，首次揭示出那些区域的气体物质会如何自然而然地形成甜甜圈状。我们的模拟也与许多观测结果相吻合。”

长久以来，科学家们一直在试图弄清位于几乎每个大型星系核心的这些神秘结构的本质，而这项最新研究为这一方向提供了最新观点。

和田桂一表示：“借助ALMA设备对低温分子气体和温暖原子气体分布与运动的观察，我们展现了活跃黑洞周围的所谓‘甜甜圈’结构是如何自然产生出来的。”他说：“基于这些发现，我们最好改写一下我们的相关教科书。”

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