超大质量黑洞的吞噬和反馈

我们都知道，宇宙中有一些非常特殊的天体，它们的质量非常大，但是体积却非常小，以至于它们的引力非常强，连光都逃不出来。这些天体就是我们所说的黑洞。有一种类型的黑洞，它的质量可以达到几百万到几十亿倍太阳的质量，我们称之为超大质量黑洞。

超大质量黑洞并不是孤立存在的，它们通常位于星系的中心，周围有大量的物质，比如气体、尘埃、恒星等。这些物质受到黑洞的引力作用，会向黑洞靠近，形成一个旋转的圆盘，我们称之为吸积盘。吸积盘中的物质会不断地失去能量和角动量，最终落入黑洞。在这个过程中，物质会释放出大量的辐射，从无线电波到伽马射线都有。这些辐射可以让我们观测到黑洞的存在和活动，因此我们把这样的黑洞称为活跃的超大质量黑洞。

活跃的超大质量黑洞不仅会吞噬周围的物质，还会对周围的物质产生影响，我们称之为反馈。反馈的方式有很多，比如黑洞会产生强烈的磁场，从而产生两个沿着黑洞自转轴喷射出去的高速气流，我们称之为喷流。喷流会与周围的星系内部介质发生相互作用，产生冲击波，加热和清除星系中的气体。这样就会影响星系中的恒星形成和演化。另外，黑洞也会通过辐射压力，把吸积盘中的一部分物质推离黑洞，形成一个球形或锥形的风，我们称之为吹风。吹风也会对星系中的气体产生影响，甚至可以影响到星系团的尺度。

因此，超大质量黑洞的吞噬和反馈是一个非常重要的物理过程，它关系到黑洞的生长，以及黑洞与星系的共同演化。然而，要想详细地了解这个过程，我们需要对黑洞周围的物质进行高分辨率的观测，这是非常困难的，因为黑洞的尺度非常小，通常只有几个亚秒。我们需要使用非常先进的仪器，比如亚毫米波阵列（ALMA），才能达到这样的分辨率。最近发表的一篇论文就进行了这样的观测。

观测结果

他们选择了一个非常适合观测的目标，它就是南天的天鹅座星系。这是一个距离我们只有4光年的螺旋星系，它的中心有一个活跃的超大质量黑洞，质量约为170万倍太阳的质量。这个黑洞的活动非常强烈，它产生了强烈的喷流和吹风，而且它的吸积盘的方向和我们的视线非常接近，这样我们就可以看到吸积盘的结构和动力学。

他们使用了ALMA的最高分辨率模式，观测了天鹅座星系的中心区域，使用了两种波长，分别是0.87毫米和1.3毫米。这两种波长都可以探测到分子气体的发射线，比如二氧化碳和氰化氢。通过对这些发射线的分析，我们可以得到分子气体的分布、速度、温度和密度等信息。

观测结果非常令人兴奋，我们首次在亚秒的尺度上，直接观测到了超大质量黑洞的吞噬和反馈的过程，并发现了以下几个重要的特征：

- 在黑洞附近，有一个非常致密的分子气体流入，它的质量流量约为0.2太阳质量每年。这个流入是由一个更大的分子气体盘驱动的，这个盘的半径约为10亚秒，它是由星系中心的引力不稳定性产生的。这个流入是黑洞的主要吞噬来源，它的速度约为300公里每秒，它的方向和吸积盘的方向一致。

- 在黑洞附近，有一个非常强烈的分子气体吹风，它的质量流量约为6太阳质量每年。这个吹风是由黑洞的辐射压力产生的，它的速度约为1000公里每秒，它的方向和吸积盘的法线方向一致。这个吹风是黑洞的主要反馈机制，它可以把大部分的流入物质推离黑洞，从而限制黑洞的生长。

- 在黑洞附近，有一个非常复杂的分子气体结构，它包括一个环形的分子气体盘，一个双锥形的分子气体风，以及一个双极的分子气体喷流。这些结构都是由黑洞的自转和磁场产生的，它们之间有着复杂的相互作用，形成了一个多相的吸积-反馈系统。这个系统可以影响到黑洞周围的星系核，甚至到星系的外围。