计划后果

2023年9月15日

国立天文台的特任助教都藤俊贵和名古屋大学的中岛拓助教等海外计划小组，使用阿尔玛千里镜，对鲸鱼座见解的举止星系核“NGC 1068(M77 )”的中心区域，进行了在波长3 mm波段地毯式不雅测星间分子气体二维分散的“成像线走访” 走访了举止星系核的化学特点，利用机器学习分析了它响应了什么样的物理景色，终了发现了被觉得是由从超纷乱黑洞向双极喷出的射流引起的分子气体的溢出。 据悉，这是由于射流冲击星河圆盘而产生冲击波区域，不雅察到周围物资被加热到高温的现场。 在这个星河的中心隔壁，由于热烈的喷射的作用，四肢星星的基天职子发生了破碎和构成的变化，不错觉得有可能贬抑了新的星星的出身。

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图1用阿尔玛千里镜和哈勃天外千里镜不雅测到的涡旋星河NGC 1068的中心部分。 用黄色透露用阿尔玛千里镜检测出的氰化氢同位素( H13CN )的分散，用红色透露青色解放基( CN )的分散，用蓝色透露一氧化碳的同位素( 13CO )的分散，与配景的哈勃天外千里镜的图像重复。 H13CN仅靠拢存在于举止星系核的中心，而13CO主要分散在围绕掌握的环状气云中。 另外，CN不仅分散在中心部和环状的气体云两边，而且具有从中心向东北(左上)见解和西南(右下)见解延迟的结构，这可能是由来自超纷乱黑洞的射流引起的结构。 Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO )，NASA/ESA Hubble Space Telescope，T. Nakajima et al。画像（845KB）

各式类型的星河中，有的以其中心存在的超纷乱黑洞为引擎，向周围辐照纷乱的能量，它是举止星河核( active galactic nucleus； 来界说自界说外不雅。 了解星河中心核黑洞的举止对周围星际物资的影响(特殊是是加快仍是贬抑新星星的出身)，关于瓦解星河进化的历程很垂危。 然则在很厚情况下，AGN的中心部被浓气和星际尘埃埋藏着，因此在可见光和红外线的波段即使使用大型千里镜，“那儿是什么样的结构呢？ “那儿在物理和化学上发生了什么？ ”这么的事情很难平直不雅测和走访。 四肢阿尔玛千里镜不雅测波长的毫米波、亚毫米波，在电磁波中波长也很长，因此难以受到灰尘的电磁波罗致，具有粗略看到这么的星河核区域里面的一大特征。 着眼于该特征，以距离地球比较近(距离约5，140万光年)的AGN之一的鲸鱼座NGC 1068(M77 )的中心核隔壁为目的，迄今为止也一直在通过毫米波进行不雅测。 举例，在2007年至2012年进行的使用国立天文台野边山45m电波千里镜的不雅测中，关于星河中心见解的小数，在频率方朝上无偏差地不雅测波长3 mm(84-116 GHz )的频带，收罗性地寻找其中包含的分子辉线的“line sable” 终了，奏效检测到了25条分子辉线，但由于45m电波千里镜空间分裂率低，而且只对星河中心见解的小数进行了不雅测，固然说明了存在各式各样的分子，但这些分子气体的分散和中心核隔壁的结构还不了了。 因此，这次，以国立天文台艾玛样式的都藤俊贵特任助教(论文握管时为日本大学工学部客座计划员兼国立天文台特任计划员)和名古屋大学中岛拓助教为中心的海外计划小组，通过具有更高空间分裂率的艾玛千里镜，对NGC 1068的中心核隔壁，通常进行了波长3 mm波段( 85 由于阿尔玛千里镜是电波过问仪，因此不错进行单向不雅测的区域(视线)内的高分裂率成像，并不错画图出分子气体的二维分散图。 该不雅测终了清晰，位于星河中心的直径约为650光年的被称为核周圆盘( circumnuclear disk )的结构(图1中清晰为忽闪黄色的中心部分)，以偏激外侧半径约为3，300光年的爆炸性恒星生成的环状气体云 迄今为止，在AGN的中心区域，惟有电波强度特殊强且容易不雅测的分子辉线，有意用过问仪进行了高分裂率不雅测的例子，但如本计划所示，是在频率见解无偏置不雅测，按检测出的系数分子描摹其分散的“成像线走访” 在这次的线检测中，显然检测到了23条分子亮线。 夺目分析其光谱数据后，说明了在被觉得平直纳到中心的超纷乱黑洞影响的核周圆盘中，与外侧环状气体云的区域比拟，氰化氢( HCN h13cn )分子和一氧化硅( SiO )分子等的存在量绝酌定 另一方面，在45m千里镜的不雅测中被觉得存在量较多的青色解放基( CN )分子，通过阿尔玛千里镜进行高分裂率不雅测的终了清晰，在核周圆盘中的品貌并不高。 证据于今为止的不雅测得知，CN分子容易在受到强x射线和紫外线的映照，SiO分子容易在受到强冲击波的气体云中被不雅测到。 另外，化学反应打算标明，HCN和H13CN分子在高温的分子云中生成反应活跃。 结合这些计划，四肢超纷乱黑洞对核周圆盘的影响，透露着不错看到分子气体通过随同冲击波的力学机制被加热到高温的形态。 此外，计划小组和顺了核周圆盘和环状气云之间的区域，以便更夺目地走访这种影响的机制。 在该区域，不错看到某种分子气体的分散从核周圆盘向东北(图1的左上)和西南(同右下)两个见解延迟的结构。 为了按分子对这一特征形态进行分类，计划小组领受了无教师机器学习之一的主要素分析( principal component analysis； 我利用了PCA )。 试图证据东说念主眼对分散形态进行分类，惟恐终了会证据不雅众的主不雅而变化，但通过机器学习不错取得客不雅的终了。 分析终了清晰，核周圆盘偏激向外延迟的区域四肢分子气体分散的结构被分类为都备不同的区域(图2左)。 从该中心向外延迟的区域，由于表不雅见解与先前计划中揭示的从超纷乱黑洞喷出的双极射流一致，因此不错觉得捕捉到了双极的分子流(称为流出)。 被觉得是射流和因此而开释的溢出相关于星河圆盘成角度，因此其一部分掠过星河圆盘，觉得是由于该处的互相作用引起了冲击波加热(图3顶用粉红色透露的区域； 从地球见解看这个，如图2右所示)。 发当今溢出区域，一般星河中常见的基天职子种类(一氧化碳和甲醇等)很少被破碎，相背像解放基这么的非凡分子(氰基解放基、乙炔基解放基、氰化氢异构体等)增多了。 由此可见，位于中心的核周圆盘受到从超纷乱黑洞喷出的射流和溢出的强烈影响，况且其影响从核周圆盘一直扩张到外侧的区域。 家喻户晓，这种射流和溢出的区域会随同剧烈的冲击波和紫外线x射线等强烈辐照，咱们也发现这关于存在一般的星际分子来说是一个恶劣的环境。 星际分子是酿成星河主要要素星星的元素。 不错觉得，在这个星河的中心隔壁，由于会破碎成为星星元素的分子，是以会贬抑新星星的出身。 本计划成为第一个从化学角度标明星河中心的超纷乱黑洞有可能降速其母体星河的孕育的不雅测事例。 国立天文台的特任助教都藤俊贵对这次发现的经过透露:“蓝本，在这么的喷气飞机的掌握会破碎许多星际分子，是以分子的不雅测自己就很艰苦，然则通过阿尔玛千里镜高颖悟度且高分裂率的性能和PCA的手法，这次的杰 他转头说:“明确了星河中心的超纷乱黑洞的举止贬抑星河孕育的描摹，这是一个要紧发现。” 名古屋大学的中岛拓助教说:“通过星间化学设施走访天体景色的设施是日本计划小组的特长，但这次通过对AGN的初度成像线走访，了解了这个星河中心的顶点环境。 标明了用阿尔玛千里镜进行的线不雅测和用机器学习进行的分析相结合，对发扬能动的星河的物理化学特点也相等有效。 ”，总结了一系列的论文后果。

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图2 (左)使用机器学习进行的分子分散形态分类的图。 发现了某种分子气体的分散从核周圆盘(大约特殊于中心的白色点)向东北(左上)和西南(右下)两个见解延迟的结构(蓝色)。 (右)阐扬通过机器学习分类为与核周圆盘不同区域的双极的分子气体分散结构的示意图(特殊于从地球见解不雅察图3 )。 Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO )，T. Saito et al .

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图3来自星河中心超纷乱黑洞的双极射流及星河圆盘的位置相关，以及由此引起的分子气体流出的示意图。 Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO )，T. Saito et al .

<论文信息> 这些不雅测终了， 四肢Saito et al .“AGN-driven cold gas outflow of NGC 1068 characterized by dissociation-sensitive molecules”的好意思国粹术杂志 在刊登( DOI: 10.3847/1538-4357/ac80ff )的同期， nakajima et al .“molecular abundance of the circum nuclear region surrounding an active galactic nucleus in NGC 1068 based on imaging line survey 3-mm Band with ALMA”于2023年9月14日在线刊登在好意思国粹术杂志The Astrophysical Journal上( DOI: 10.3847/1538-4357/ace4c7)。 <资助信息> 本计划触及国立天文台alma scientific research grant no.2017-06b、2018-09B、2020-15A、2021-18A、以及日本学术振兴会科学计划费赞助金( JP15K05031、jp17h 066660 ) 是在JP20H00172、JP20H01951、JP21K03632、JP21K03634、JP21K03547、JP22H04939 )的撑握下进行的。 阿尔玛千里镜(阿塔卡马大型毫米波·亚毫米波过问仪，ataca ma large millimeter/submillimeter array:alma )由欧洲南天天文台( ESO )、好意思国国立科学基金会( NSF )、日本当然科学计划机构( ninine 艾玛千里镜的拓荒和诈骗费由ESO、NSF偏激互助机构加拿大国度计划会议( NRC )和台湾科学及手艺委员会( NSTC )、NINS偏激互助机构台湾中央计划院( AS )和韩国天文六合科学计划院( KASI )分管。 艾玛千里镜的拓荒和诈骗由ESO代表其构成国，好意思国东北部大学勾搭( AUI )惩处的好意思国国立电波天文台代表北好意思，日本国立天文台代表东亚实施。 勾搭阿尔玛不雅测所( JAO )的目的是融合履行和惩处阿尔玛千里镜的拓荒、西宾不雅测、诈骗。

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