经过约半个世纪的寻找，天文学家首次在银河系中心黑洞人马座A*周围，确认到其持续吹出的炽热“宇宙风”及其在银河系核心附近形成的大型空腔结构。

冷气体“缺口”勾勒出巨大锥形空腔

最新观测结果显示，在人马座A*附近的冷气体分布中，存在一个明显的锥形空腔结构，指向这颗质量约为430万倍太阳质量的超大质量黑洞。研究团队认为，这是黑洞向外吹出高温气体所留下的清晰印记。

一幅合成图像展示了这一结构：图像中心的白点对应人马座A*；橙色区域来自阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）的观测数据，标示出由一氧化碳构成的冷气体位置；蓝色区域则为美国国家航空航天局（NASA）钱德拉X射线天文台的数据，显示出发射X射线的高温气体分布。在ALMA数据中，冷气体在一大片锥形区域内明显缺失，而同一区域在钱德拉数据中则被热气体填充。

研究人员指出，这一冷气体“缺口”与热气体填充的空间结构高度一致，构成了人马座A*驱动外流的直接证据。

利用ALMA精细绘制黑洞附近冷气体

根据长期被接受的理论，黑洞在吸积周围物质时，应通过风或喷流形式向外释放能量，即便吸积率较低也应产生可观外流。然而，银河系中心黑洞的人马座A*此前一直未被清晰观测到存在此类风。

为此，西北大学的马克·戈尔斯基（Mark D. Gorski）博士和莱娜·穆尔奇科娃（Lena Murchikova）博士等人，利用ALMA在五年时间内对人马座A*周围区域进行了高精度观测。他们重点绘制了距离黑洞约1秒差距（约3光年）范围内一氧化碳分子的发射分布，一氧化碳是冷分子气体的经典示踪物。

在对数据进行精细处理、建模并减去黑洞本身快速变化的强烈无线电辐射后，团队得以分离出周围极其微弱且结构复杂的冷气体信号，从而揭示出靠近黑洞的分子气体分布细节。

穆尔奇科娃表示，团队的结果首次展示了非常接近人马座A*的分子气体正在为黑洞提供物质来源。她同时指出，这股风并不强劲，其方向可能会随时间发生漂移。

研究团队制作的冷气体分布图，比此前同一区域的一氧化碳观测图像灵敏度提高约100倍、空间分辨率提高约80倍，是目前针对人马座A*周围约1秒差距范围内冷气体的最敏感、分辨率最高的观测结果。

X射线观测确认外流由黑洞驱动

为排除成像伪影或其他天体活动的可能性，研究人员将ALMA数据与钱德拉X射线天文台的观测结果进行了对比。钱德拉的数据表明，热气体正好填充了冷气体缺失的同一锥形区域。

团队据此认为，这一结构并非由附近恒星活动造成，而是由人马座A*驱动的外流所形成。戈尔斯基表示，研究人员希望确保这一结构并非观测或成像过程中的假象，而X射线图像与分子气体特征的高度吻合，为这一结论提供了关键支撑。

根据团队估算，这股风至少已经持续了约2万年。与其他星系中观测到的剧烈喷流相比，人马座A*的外流相对温和。

穆尔奇科娃指出，多数星系在大部分时间里并不处于特别活跃的“烟花”阶段，但天文学家往往更容易在这些高活动期观测到它们。她表示，人马座A*为研究黑洞在较为安静状态下的行为提供了一个重要观测窗口。

戈尔斯基则提到，除非黑洞处在完全真空环境中，否则在吸积物质时必然会以某种形式向外吹出风，而宇宙中并不存在完美真空。此次观测使研究团队首次获得足够清晰的视野，直接看到这一风的印记。

研究成果发表于《天体物理学杂志快报》

相关研究成果已发表于《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。论文题为《银河系中心黑洞活跃风的发现》（Discovery of an Active Wind from the Galactic Center Black Hole），作者为Mark D. Gorski和Lena Murchikova，刊号为ApJL 1004, L7，DOI为10.3847/2041-8213/ae63cf。