超大质量黑洞潜伏在每个大型星系的中心。有些会喷射出喷流，这些喷流可以溢出到其宿主星系甚至更远的地方。喷流携带的能量沉积在周围的物质中，对星系的演化起着至关重要的作用，在极端情况下，甚至对附近的其他星系也起作用。多亏了最近对著名星系天鹅座A的钱德拉X射线天文台观测，天文学家得以更近距离地观察这些喷流是如何运作的——以及事情并不总是像看起来那样简单。相反，天鹅座A的喷流似乎在反弹，被气体壁偏转，并在过程中在物质中挖出洞。
射电星系内部
天鹅座A是一个巨大的椭圆星系；它也是天空中最强大的射电辐射源之一。天文学家认为，当物质落入天鹅座A中心的超大质量黑洞时，黑洞会发射出巨大的高能喷流，产生地球上接收到的射电波。像天鹅座A这样的射电星系是令人着迷的天体，但由于它们距离遥远，大多数都难以研究。哥伦比亚大学的Amalya Johnson在1月9日美国天文学会第233次会议上的一次新闻发布会上解释说，天鹅座A距我们6亿光年，“对于其亮度相似、喷流功率相似，且在更远距离发现的星系来说，天鹅座A实际上异常接近。”
天鹅座A也会发出X射线，这使得天文学家可以用钱德拉望远镜对其进行研究。在钱德拉望远镜的视野中，星系的东部和西部边缘发出“热点”光，在那里喷流撞击星系际气体，将大量能量沉积到那里的粒子中，使它们发光。这些热点，标记为A、B、D和E，是最近一项研究的焦点。钱德拉望远镜凝视该星系23天，使天文学家得以放大观察E热点附近一个没有X射线辐射的奇异区域。
“这个特征引起了我们的兴趣，因为它以前从未在像天鹅座A这样的星系中或在这个尺度上见过，在天鹅座A的任何其他热点周围也没有看到，”Johnson说。她和她的同事将这个昏暗区域的X射线辐射与周围区域进行了比较，发现这个昏暗区域是星系气体中挖出的一个洞或空腔。这个洞比它宽更深，而不是团队最初假设的简单球体。根据他们的估计，这个洞深约5万到10万光年，但宽度只有约2万6千光年。（作为参考，太阳到银河系中心的距离也约为2万6千光年，而我们的银河系本身从一端到另一端约有10万到15万光年宽。）
这个发现揭示了关于热点E和D正在发生的事情的更多细节。“发现这个洞比它宽更深，这让我们相信热点E是喷流首次撞击周围气体的主要热点，”Johnson说。“然后[喷流]以这样的方式被偏转，以至于我们正沿着喷流离开我们视线的方向看去。”
换句话说，热点E虽然较暗，但实际上是黑洞喷流首次撞击星系气体的地方。Johnson说，这股喷流随后被偏转——从我们的角度来看，它向后并远离地球射向热点D，在那里它沉积了剩余的能量，使D显得更大更亮。她说，这个洞是喷流在向后偏转到热点D时挖出的。
再次查看X射线图像，值得注意的是，星系另一侧也有两个热点：A和B。“天鹅座A的西侧可能正在发生同样的过程，但这里的喷流可能与我们的视线夹角更小，所以我们看到的是亮度而不是暗度。它可能更多地是横向穿过我们的视线，而不是径直离开我们，”Johnson说。
“由于喷流在星系形成中扮演着如此重要的角色，更深入地了解它们的工作方式对于理解大质量星系如何形成和演化至关重要。它也让我们深入了解喷流和黑洞如何与周围环境相互作用，”Johnson说。通过研究相对邻近的天鹅座A，天文学家可以一窥可能在遥远星系中发生的、我们无法如此详细地放大的过程。这也再次证明，外表可能具有欺骗性——每个天文图像都是三维物体的二维表示，有时这些物体可能比它们最初看起来更复杂。
