宇宙中质量最大的黑洞往往包裹着厚重的面包圈状气体尘埃盘。这种深空面包圈物质最终会供养隐藏其中的成长期黑洞。

在这张NASA的哈勃空间望远镜拍摄的特写照片中，可见星系NGC 1068。NuSTAR的高能X射线视野可以获取该星系中央特大质量黑洞隐匿巢穴的最佳影像。这个活动的黑洞（放大插入图中有所描绘）是已知最隐匿的一个，这意味着它周围环绕着极为浓厚的气体尘埃云团。哪怕对于最厚重的面包圈来说，这一点仍旧成立。（图片提供：NASA/JPL-Caltech）

　　直到最近，望远镜才得以穿透若干这样的面包圈（又称环面）。

　　来自意大利罗马第三大学的安德烈亚 马里努齐（Andrea Marinucci）说：“起先，我们认为一些黑洞是隐匿在物质墙壁或屏障后面的，我们看不穿这层屏障。”马里努齐是一篇新论文的第一作者，文章发表在《皇家天文学会月刊》上，其中描述了NASA的核分光望远镜阵（NuSTAR）以及欧洲空间局的XMM-牛顿空间天文台得出的结果。

　　最近，NuSTAR凭借其X射线视力，窥探了其中最致密的一个面包圈，人们知道它环绕着一个特大质量黑洞。这个黑洞位于一个被人详尽研究过的旋涡星系——NGC 1068的中央，它位于鲸鱼座，距离地球4700万光年。

这张合成图展示了星系NGC 1068的可见光和X射线形态。NASA的核分光望远镜阵（NuSTAR）捕获的高能X射线（以洋红色表示）叠加在了NASA哈勃空间望远镜以及斯隆数字巡天获取的可见光图像之上。X射线辐射是来自星系中心一个活跃的特大质量黑洞（类星体）的。由于这个特大质量黑洞距离银河系相对较近，它得到了广泛的研究（图片提供：NASA/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.）

　　观测揭示出了一个多团块的宇宙面包圈。马里努齐说：“旋转的物质并非先前所设想的那样，是简单的圆形面包圈，而是呈团块状的。”

　　Previously

　　人们在20世纪80年代第一次提出了环绕在特大质量黑洞周围的面包圈状气体尘埃盘，目的是解释一些黑洞隐藏在气体尘埃背后，而另一些并非如此的原因。这个概念是，面包圈相对地球的取向影响了我们探测黑洞及其强烈辐射的方式。如果我们是从侧面观看面包圈的，黑洞就被阻挡了。如果我们观看的是面包圈的正面，那么黑洞及其周围炽热的物质就可以被探测到了。由于这个概念简洁地将不同的黑洞类型结合到一起，只与指向有关，它被称作统一模型。

　　在过去的10年里，天文学家已经发现，有迹象表明，这样的面包圈并没有当年所认为的那样平滑。它们更接近坑坑洼洼的残次品面包圈，可能会被面包圈店铺扔掉。

　　新的发现第一次在一个超厚面包圈中观测到了这种坑坑洼洼的结构，它支持这样一种观点，也就是这一现象可能是常见的。对于了解大质量黑洞及其宿主星系的生长和演化来说，这项研究很重要。

　　来自英国南安普敦（Southampton）大学的合作者波沙克 甘地（Poshak Gandhi）说：“我们并没有完全理解为何有些特大质量黑洞被严重遮掩了，也不清楚周边的物质为何是团块状的。这是一个热门的研究话题。”

　　Recently

　　在2014年到2015年间的两次观测期间，NuSTAR和XMM-牛顿同时对NGC 1068中的特大质量黑洞进行了观测。

　　其中的一次是在2014年8月，期间NuSTAR看到了亮度突增。NuSTAR观测的X射线能段要比XMM-牛顿更高，而这些高能X射线光子具有穿透黑洞周围浓厚云层的独特能力。科学家称，高能X射线的亮度突增是由于掩埋了特大质量黑洞的物质厚度减低所导致的。

　　马里努齐说：“这就好像是在一个多云的日子，有时云层会从太阳的方向部分移开，让更多的阳光透过。”

　　NGC 1068为天文学家所熟知的是，它是导致统一模型诞生的第一个黑洞。马里努齐说：“但是只有凭借NuSTAR，现在我们才能够穿透这样的云层短暂地直接瞥见黑洞，这样就可以更好地检验统一模型了。”

　　In the future

　　小组称，未来的研究将解答面包圈不均匀现象的成因。这个问题的答案可能有多种可能性。当黑洞在大肆咀嚼邻近的物质时，有可能会产生湍流。或者是新生恒星释放的能量可以激起湍流，随后湍流向外渗透到整个面包圈中。另一种可能性是，团块可能是源自落入面包圈的物质的。在星系形成之时，物质朝向星系中心迁移，这里的密度最大，引力最强。物质趋向于在团块中下落，这就好像是下落的水流在撞击地表时会凝集成水滴一样。

　　甘地说：“我们希望能够弄清，这种物质的不均匀性是在面包圈外部形成的，还是在面包圈中形成的。”

　　来自加州帕萨迪那（Pasadena）NASA喷气推进实验室的NuSTAR任务科学家丹尼尔 斯特恩（DanielStern）说：“NuSTAR与XMM-牛顿协同进行的这些观测再次说明了卫星共同工作带来的科学发现有多么的激动人心。“

原文标题：NuSTAR finds cosmic clumpy doughnut around black hole
作者：Whitney Clavin
编译：Melipal
编辑：数星星的猫
来源：天之文