喷射状的星系正在不断延伸至太空，而它的形成或许远比之前想象的要简单。
一项复杂的模型演示结果显示，这些呈现为X形状的向外太空喷射的天体物质，或许是由一些简单的机制形成的，并且远比科学家此前以为的简单。模型表明，这一特殊形状是由星系中落入超大质量黑洞的热气与黑洞附近的光速喷气互动后喷射形成。
如果这一假设是正确的，那么这一模型表明，X形状的射电星系远比科学家以为的更普遍，但是，这由于一X形状的喷射流存在时间非常短暂，所以天文学家至今未能有幸发现更多的此类星系。
图：模拟图展示了X形状喷射流的发展过程。红色的气态物质便是不断落入黑洞的气状物质，而蓝色的物质则是从黑洞中喷射处的喷射流。
新模型由伊利诺伊斯州西北大学的天体物理学家提出，这一模型也是首个追踪到星系气态物质远距离落入大型天体表面的大模型。在这一模型中，研究人员为超大质量的黑洞设置了一个简单的条件，即它会吸收周围的薄薄的物质，也就是科学家所说的吸积盘。在添加这一条件后，模型出人意料的形成了X形状的射电星系结构。
阿雷泰奥斯·拉拉科斯是西北大学物理天文学系的研究生，也是此次研究成果的作者。他表示：“我们发现，即使是简单的初始对称条件，也会得出混乱的结构。”
模型显示，当下落的气态物质偏转超大质量黑洞喷射出的物质后，X形状的星系便会出现。模型运行初期，这些喷射流会自行产生和消失，并且呈现无规则的波状。这些初期的不规则喷射流导致气体膨胀，流向不同方向并形成了X形状的星系。
图：X形状的星系PKS2014-55形成的喷射流延伸至2.5光年外的太空。
然而，当喷射流能量强大到足够推出下落的气体时，它们却停止波动了，稳定的围绕在黑洞周围的某一维度。
这一原理有可能取代之前广为流行的观点，即X形状的射电星系是因为星系撞击导致的观点。拉拉科斯描述了那一场景：“两个星系相撞形成了超大质量黑洞，并改变了残存黑洞的运行及其喷射流的方向。”科学家也提出了另一假设，即X形状是由于黑洞周围的喷射流与大型气态星云互动形成的。
“而现在，我们的研究结果首次表明，X形状的射电星系可以是通过更简单的方式形成。”拉拉克斯说到。
‘X‘形状星系是一项令人惊喜的发现
拉拉克斯原本只是想通过模型了解超大质量黑洞将会消耗多少物质，却没想到发现了X形状星系的形成过程，这一结果令他非常震惊。西北大学天体物理学家萨莎·切科夫斯基看到模型呈现的形状时，立刻意识到了这一发现的重要意义。
拉拉科斯回忆道：“他当时告诉我说：‘傻瓜，这非常重要！这是x形状’，他说，天文学家终其一生都在观测这一形状的星系，却一直未能弄清楚这是如何形成的。而我们以前所未有的方式创造出来了。”
拉拉科斯推测，这一模型能够成功，同时获得巨大关注的关键是在于它的简单性，同时，这一模型也没有将黑洞周围的气体设置为对称性。
拉拉科斯说到：“一般而言，研究人员总是习惯将黑洞放在模型的中间位置，并在黑洞周围放置一个已经构建好的大型气态吸积盘，之后，他们或许会在吸盘周围添加气体。但是，在我的模型中，我并没有设计这些复杂的条件。”
拉拉科斯解释道，在他团队的模型中，在初期阶段，黑洞周围并没有设置气态盘，而是当旋转气体靠近黑洞时，气态盘才出现。气态盘周围的气体落入黑洞中，形成了喷射流，从而开始波动起来。
“我尽可能简化了假设，然而获得的结果就像是一个惊喜。通过如此简单的初始条件，我们首次在模型中看到X形态。”拉拉科斯说到。
如此简单的结构或许也表明，X形状的射电星系在宇宙中非常普遍，只是存在时间不长，这或许也解释了为什么天文学家只观测到了约10%的射电星系。
拉拉科斯说到：“当黑洞获得新的气体并再次吸收后，X形状的星系或许便会出现，因此，他们出现的频率或许很高，只是，我们没有那么幸运，能够看到他们。因为只有当喷射流有足够的能量推出气体时，才会出现这一形状。”
拉拉科斯将借助修改模型参数，进一步研究其他可能的形状，例如吸积盘的大小或者超大质量黑洞的转速等。
在研究过程中，此类复杂模型是非常珍贵的，因为我们难以观测现实中的黑洞，尤其是新诞生的黑洞。拉拉科斯说到：“在大部分宇宙条件中，我们不可能放大黑洞周围的空间来看看它周围发生了什么。”
“而且，即使我们能够观测到，我们也没有足够的时间来观测。如果超大黑洞已经形成了，我们也无法观测它的演化过程，因为人类的寿命太短了。在大多数案例中，我们依靠模型来理解黑洞周围的现象。”拉拉科斯补充道。
BY: Robert Lea
FY: 秋
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