超大质量黑洞是扼杀星系新生恒星的凶手,科学家找到证据了

作者 | 发布日期 2018 年 01 月 03 日 15:55 | 分类 天文 , 自然科学 , 航天科技
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【Technews科技新报】宇宙星系就和我们一样,年轻时非常活跃,从尘埃搅动中不断生成新星,但随着年龄增长,最终平静得再也生不出恒星。过去的模型假设,造成星系“猝熄”的原因可能是中心超大质量黑洞在搞鬼,最近天文学家首次观察到这项证据,并指出黑洞的质量还会直接影响星系猝灭的速度。



每个超大质量星系的中心都有个比太阳质量大上百万倍的超大质量黑洞,能激发活跃星系核(AGN)的能量辐射,以银河系为例,人马座 A*(Sagittarius A*,* 读做“星”)就是位于银河系中心一个非常光亮且致密的无线电波源,科学家认为人马座 A* 很有可能就是离我们最近的超大质量黑洞所在。

而活跃星系核是指某个星系中央有着比普通星系强烈很多的光度,电磁波谱范围可能从无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线到伽玛射线都有,而容纳活跃星系核的宿主星系称为活跃星系。活跃星系核是这些星系明亮的核心部分,尺度通常在 1 光年上下,只占整个活跃星系的很小一部分。(人马座 A* 的直径为 4 万公里,地球与太阳的距离则约 1 亿 5 千万公里)

▲ 艺术家描绘位于银河系中心的超大质量黑洞,为太阳质量 400 万倍。(Source:NASA

虽然大质量星系可以收集更多气体以形成中央更大的黑洞,但科学家相信其中也出现了一种反馈机制,日益庞大的黑洞怪兽开始释放巨大能量驱散气体,抑制了附近恒星的形成。过去,模拟模型表明这些能量驱散了冷凝成新恒星的气体,最终让星系“熄灭”,这种过程称为淬火(quenching),只是科学家过去几十年来都没有确切的观测证据可以证实这效应。

直到现在,由加州大学圣克鲁兹分校天体物理学教授 Jean Brodie 领导的研究结果,揭开了星系黑洞与恒星之间的相互作用,看中心黑洞如何影响银河系演化过程中形成的每一代恒星。

团队分析了由霍比─埃伯利望远镜(Hobby-Eberly Telescope,HET)收集的大质量星系、居于中心的超大质量黑洞数据,发现黑洞确实是造成星系猝​​灭的原因,且黑洞质量还会影响淬火发生的速度。

也就是说,黑洞质量越大,释放的能量越多,该星系停止生成新星的速度也越快;相反地,中央黑洞质量较小的星系,由于没有足够强大的能量吹走制造恒星的气体尘埃,反而拥有更多年轻的恒星。

不过,这也不是科学家首次发现恒星形成与黑洞之间的关联性,赫雪尔太空望远镜一项早期研究便曾指出,具有活跃黑洞的星系,其生成恒星的数量比黑洞活跃程度低的星系还要少;去年 12 月,加州大学圣地牙哥分校研究团队也介绍过超大质量黑洞如何影响星系形成。

科学家对淬火过程有各式各样的想像,我们的银河系也正在走向“不孕”阶段,数十亿年后,银河系中心的超大质量黑洞将变得毫无生气,新研究如果纳入观测模型,或许能填补有关黑洞知识的空白地带。论文已发布在《自然》期刊。

(首图来源,示意图:NASA

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