[導讀]美國宇航局錢德拉X射線空間望遠鏡拍攝到星系中巨型黑洞吞噬氣體場面，神秘的邦迪半徑背後隱藏著一個未知的問題。
錢德拉X射線空間望遠鏡拍攝到NGC 3115中巨型黑洞吞噬氣體
據國外媒體報道，美國宇航局錢德拉X射線空間望遠鏡首次清晰地觀測到了黑洞周圍存在的炙熱氣體流，並且氣體流正在被黑洞吞噬。天文學家通過對該圖像的研究，有助於解決現代天體物理學的兩個最根本的問題：黑洞是如何演化的以及在黑洞強烈的引力作用下，周圍物質所表現出來的行為。錢德拉X射線空間望遠鏡拍攝到的是NGC 3115星系，距離地球3200萬光年，這個黑洞就位於星系中央，之前的觀測數據已經表明，在這個黑洞周圍存在大量的物質濺落現像，黑洞正在吞噬周圍的物質，但是像這張這麼清晰的關於黑洞“進食”炙熱氣體的圖像還是首次被拍攝到。
圖像中所顯示出來的炙熱氣體範圍上的各點與這個超大質量黑洞的距離不同，天文學家觀測到了一個臨界值，這個臨界值可以看成一個引力作用距離，在距離黑洞一定的宇宙空間內，這些氣體則在黑洞引力的作用下，落入黑洞中，這個距離也稱為“邦迪半徑”，即邦迪吸積半徑。具體講的是：如果一個中心天體相對於密度均勻且溫度不是非常高的介質，以一定的速率運動，具有一個近似的動能值，這時候的吸積半徑就稱為邦迪吸積半徑。
據本項研究的主要研究員、阿拉巴馬大學Ka-Wah Wong研究人員介紹：觀測到一個巨大的黑洞正在攝取周圍的氣體，而且圖像是非常清晰的，這是個相當令人興奮的事情。相關的結果已經發表在《天體物理學快報》期刊上。錢德拉的清晰圖像為我們提供了一個獨特的機會了解黑洞是如何捕捉周圍的物質，這個一個非常好的研究材料。
當位於黑洞周圍的氣體逐漸落入黑洞時，黑洞強大的引力會將其進行擠壓，這樣就會使其變得更熱更亮，這張X射線圖像就能證明這一點。研究人員還發現，星際氣體的溫度上升的距離大約是位於這個黑洞700光年處，這個位置即邦迪半徑，通過這個數據，研究人員計算出了在NGC 3115中心超大質量黑洞具有20億倍的太陽質量。
錢德拉X射線望遠鏡的數據還顯示，通過對比星系中央靠近黑洞的附近的氣體與這個區域內所溢出的氣體密度，科學家發現靠近黑洞的氣體密度要更大一些，根據這些所觀測到的氣體屬性以及天體物理學的理論，研究團隊估計：每年大約有太陽質量2%的氣體被這個超大質量的黑洞拉向邦迪半徑，進而被黑洞吞噬掉。
然而，關於確認到底有多少吸積氣體能量轉化為輻射的問題上，科學家希望能找打一個X射線源，這個射線源大約比NGC 3115星系內部的X射線源要高出100萬倍。而令科學家詫異的還有：當計算出有這麼多星際氣體供黑洞進行“進食”，但是在黑洞周圍相當大的半徑內還是保持如此的暗淡，因為這些氣體在唄吞噬的過程中，溫度將變高，同時也將有輻射出現。這也是天體物理上的一個較為神秘的問題。可以說這也是研究黑洞問題的一個典範。
對於這個問題，目前至少有兩種可能的解釋。首先，科學家推測，在邦迪半徑內流動的氣體要比被黑洞吞噬的氣體多得多，也就是說，這個氣體都聚集在邦迪半徑內，而黑洞的吞噬量較少，至於為什麼黑洞會吞噬較少的已經在“嘴邊”的氣體，那應該和黑洞吞噬的行為問題研究有關。另一種可能是，被吞噬的氣體轉化成輻射的效率比要比假定的要少得多。
但是，當這些氣體逐漸靠近黑洞的時候，理論上有不同的模型可以用於描述這些物質流動的行為，而使用不同模型的預測結果就會導致在計算氣體密度上升的問題產生不同的偏差。所以，要精確計算氣體密度的上升情況，天文學家就要逐個排除不適合的模型，這就要求在今後的觀測中進行篩眩
位於阿拉巴馬州亨茨維爾的美國國家航空航天局馬歇爾太空飛行中心管理錢德拉望遠鏡的整個運作過程，而史密森天體物理中心的天文台負責控制錢德拉X射線空間望遠鏡的科學項目和空間飛行操作。