北京
大麦哲伦云里有一个奇怪的伽马射线源，天文学家一直搞不清它的能量从哪来。它位于一颗超新星留下的遗迹中，遗迹里有一个致密天体，是这个系统的一部分。超新星遗迹提供了一部分解释，但故事并不完整。
于是，两支日本大学的研究团队决定把目光投向这个名为 LMC P3 的天体。他们没有继续追踪伽马射线，而是用位于智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）去观测它。ALMA 是一组射电望远镜，能提供天空中天体细节极高的射电图像。这一次，ALMA 盯上的是 LMC P3 周围冷云附近一氧化碳（CO）分子的射电辐射。
LMC P3 是银河系之外发现的少数这类天体之一，天文学家把它称作微类星体。它由一颗巨大的 O 型星和一个致密天体组成，后者可能是黑洞，也可能是中子星。
名古屋大学的福井康雄与岐阜大学的团队负责人 Bhuvana Gadikere Rajendra 合作完成了这项研究。福井说，他们在 LMC P3 探测到的东西很不寻常——一条巨大的分子喷流。这条喷流由分子气体构成，在空间中延伸达 26 光年。作为参照，明亮的织女星距离我们 25 光年，这条喷流几乎能把我们和那颗星连起来。
奇怪的地方在于，这条分子喷流本身是冷的，但按天体物理的标准又算"被加热"了，温度大约在 35 到 60 开尔文之间。相比之下，周围气体只有 15 开尔文，所以它更暖，但依然非常冷。这个温差意味着，气体正在与另一条喷流相互作用——那是一条来自附近致密天体的高能粒子流，能量足以驱动伽马射线辐射。这个天体最终被确认为微类星体，正好具备这样的能量。
微类星体是什么
微类星体由两个天体组成：一个恒星级黑洞或中子星，加上一颗伴星。黑洞不断从伴星吸走物质，在周围形成旋转的吸积盘。这是一种相当剧烈的相互作用，会产生 X 射线和伽马射线辐射，同时抛出速度接近光速的高速喷流。它们被称为"微"类星体，是因为它们是类星体的缩小版——类星体是星系中心超大质量黑洞周围高度活跃的区域。
福井说，在分子云很大一部分区域观测到相对较高的温度，这有力地说明气体正在与来自致密天体的高能喷流相互作用，而正是这类喷流能够驱动 LMC P3 的伽马射线。这也为"该天体是黑洞"的想法添了一块砝码——它是一颗超大质量恒星在超新星爆炸中坍缩后留下的产物。
两种理论的竞争
在这项发现之前，科学家对辐射的能量来源有两种竞争性理论。
- 一种认为，脉冲星风可能驱动了这些辐射。这意味着该天体必须是一颗脉冲星，随着自转以脉冲形式抛出高能粒子流。中子星由超大质量恒星坍缩形成，留下的残骸只由紧密挤压在一起的中子构成，体积大约相当于一座城市。
- 另一种认为，该天体就是微类星体。新发现的"冷"喷流强烈暗示，这个致密天体可能是恒星级黑洞或中子星，它从伴星吸积物质形成吸积盘。
由于黑洞驱动的喷流比中子星更强，LMC P3 的伽马射线辐射又特别高，这成了指向微类星体起源的关键证据。福井说："这为它的中心天体可能是黑洞提供了非常有力的支持。"
ALMA 回答了问题，也提出了问题
LMC P3 最早于 2016 年因其极强的伽马射线辐射被发现，也是银河系外第一个被发现的此类天体。从一开始，天文学家就怀疑它是 X 射线双星，钱德拉 X 射线天文台的观测似乎证实了这一点。随后，费米望远镜观测到它的伽马射线辐射存在 10.3 天的周期。这引出了多种设想，其中包括喷流。
ALMA 的精细观测聚焦于周围的气体云，发现了向外流动的"冷"喷流。这也带来了新问题：这样的喷流是如何被"发射"出来的？在团队发表的论文中，他们写道，高温来自伽马射线双星驱动的微类星体喷流的激波加热，其中致密天体拥有一个由 O 型星风供给的吸积盘。CO 喷流与现有的磁流体动力学模拟预测相符——模拟显示，CO 喷流可以由微类星体喷流与周围星际介质云的相互作用形成。这些结果为"CO 喷流是微类星体喷流塑造出的特征"提供了有力证据，也支持 LMC P3 中的质量吸积是伽马射线起源这一解释。
这项发现对研究高能辐射及其来源天体具有重要的天体物理意义。结合对首个被发现的微类星体 SS 433 等天体的持续研究，LMC P3 这样的发现，正在为理解致密天体的行为以及它们与周围物质的互动提供新的线索。
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