Supermassiva svarta hål i universum sväljer gas runt dem. Den infallande gasen kallas svart håls accretion flow. I en studie publicerad i Natur astronomi , gruppen ledd av prof. YUAN Feng vid Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) vid den kinesiska vetenskapsakademin, tillsammans med gruppen ledd av prof. LI Zhiyuan vid Nanjings universitet, hittade direkta bevis för existensen av en energisk het vind som lanserades från det heta ansamlingsflödet till ett svagt ansamlande supermassivt svart hål, representerar ett steg mot att förstå ackretionsprocesser runt svarta hål.

Det finns ett supermassivt svart hål i nästan varje galax i universum. Gasen runt det svarta hålet kommer att ansamlas och bilda en ackretionsskiva. Stark strålning sänds ut från ackretionsskivan, vilket är ursprunget till strålningen i den första bilden av svarta hål som människor har tagit 2019.

Beroende på gastemperaturen, svarta håls ansamlingsflöden är indelade i två typer, nämligen kalla och varma. Teoretiska studier utförda av SHAO-gruppen under de senaste tio åren förutspådde att stark vind måste existera i heta ansamlingsflöden som vanligtvis matar aktiva galaktiska kärnor med låg ljusstyrka (LLAGN). Dessa vindar har också visat sig spela en avgörande roll i galaxens evolution, enligt den senaste kosmologiska simuleringen Illustris-TNG. Dock, direkta observationsbevis för en sådan vind visade sig vara svåra att få fram.

Forskarna i denna studie fann starka observationsbevis för ett energiskt utflöde från M81*, en prototyp LLAGN som finns i den närliggande massiva spiralgalaxen Messier 81 genom att analysera ett högkvalitativt röntgenspektrum. Spektrum, som har oöverträffad upplösning och känslighet, togs av Chandra X-ray Observatory åren 2005-2006, men förblev outforskad för vindaspekten tills nu.

Utflödet från M81* bevisas av ett par Fe XXVI Lyα-emissionslinjer som kvasisymmetriskt rödskiftade och blåskiftade med en siktlinjehastighet på 2800 kilometer per sekund, och ett högt Fe XXVI Lya-till-Fe XXV Ka-linjeförhållande som antyder en temperatur på 140 miljoner grader Kelvin i den linjeemitterande plasman.

För att tolka plasma med hög hastighet och hög temperatur, forskarna genomförde magnetohydrodynamiska simuleringar av det varma ansamlingsflödet på M81* och producerade syntetiskt röntgenspektrum av vinden som lanserades från det varma ackretionsflödet som förutspåtts av de numeriska simuleringarna. De förutsagda utsläppslinjerna överensstämde med Chandra-spektrumet, ger bevis för förekomsten av en het vind. Energin hos denna vind visade sig vara tillräckligt stark för att påverka den närliggande miljön för M81*.

Den här studien avslöjade den felande länken mellan observationer och teorin om heta ansamlingsflöden, samt de senaste kosmologiska simuleringarna med AGN-feedback.