天文学家发现黑洞“饿死”其宿主星系
天文学家发现黑洞“饿死”其宿主星系
（神秘的地球uux.cn）据剑桥大学：天文学家利用美国国家航空航天局/欧洲航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜证实，超大质量黑洞可以使宿主星系失去形成新恒星所需的燃料。
由剑桥大学共同领导的国际团队使用韦伯观测了大爆炸约20亿年后早期宇宙中一个大约银河系大小的星系。像大多数大星系一样，它的中心有一个超大质量黑洞。然而，这个星系基本上已经“死亡”：它基本上已经停止形成新的恒星。
“根据早期的观测，我们知道这个星系处于淬灭状态：考虑到它的大小，它没有形成很多恒星，我们预计黑洞和恒星形成的结束之间存在联系，”剑桥卡夫利宇宙学研究所的共同主要作者Francesco D'Eugenio博士说。“然而，在韦伯之前，我们还没有能够对这个星系进行足够详细的研究来证实这种联系，我们也不知道这种淬灭状态是暂时的还是永久的。”
这个星系的正式名称为GS-10578，但以决定详细观察它的同事的名字昵称为“巴勃罗星系”，在宇宙的早期阶段是巨大的：它的总质量大约是我们太阳质量的2000亿倍，它的大部分恒星形成于125亿到115亿年前。
“在早期宇宙中，大多数星系都在形成许多恒星，所以在这个时期看到如此巨大的死星系是很有趣的，”合著者、同样来自卡夫利宇宙学研究所的Roberto Maiolino教授说。“如果它有足够的时间达到如此巨大的尺寸，那么阻止恒星形成的任何过程都可能相对较快地发生。”
利用韦伯，研究人员检测到这个星系以每秒约1000公里的速度排出大量气体，这足以逃脱星系的引力。这些快速移动的风正被黑洞“推出”银河系。
像其他有吸积黑洞的星系一样，“巴勃罗星系”有快速流出的热气风，但这些气体云很稀薄，质量很小。韦伯探测到了一种新的风成分的存在，这是早期望远镜无法看到的。这种气体更冷，这意味着它的密度更大，而且至关重要的是，它不发光。韦伯凭借其卓越的灵敏度，可以看到这些暗气体云，因为它们阻挡了它们后面星系的一些光线。
从星系中喷出的气体质量大于星系继续形成新恒星所需的质量。本质上，黑洞正在饿死银河系。研究结果发表在《自然天文学》杂志上。
“我们找到了罪魁祸首，”D'Eugenio说。“黑洞正在杀死这个星系，并通过切断星系形成新恒星所需的‘食物’来源，使其保持休眠状态。”
尽管早期的理论模型预测黑洞对星系有这种影响，但在韦伯之前，还不可能直接检测到这种影响。
早期的模型预测，恒星形成的结束会对星系产生剧烈的湍流影响，在这个过程中破坏它们的形状。但这个盘状星系中的恒星仍在有序地运动，这表明情况并非总是如此。
“我们知道黑洞对星系有巨大的影响，也许它们阻止恒星形成是很常见的，但在韦伯之前，我们无法直接证实这一点，”Maiolino说。“就我们研究早期宇宙及其演化的能力而言，韦伯是一个巨大的飞跃，这是另一种方式。”
阿塔卡马大型毫米亚毫米阵列（ALMA）的新观测，针对银河系中最冷、最暗的气体成分，将告诉我们更多关于这个星系中是否以及在哪里仍然隐藏着任何恒星形成燃料，以及银河系周围区域超大质量黑洞的影响。
这项研究得到了英国皇家学会、欧盟、欧洲研究理事会和英国研究与创新局下属的科学技术设施委员会（STFC）的部分支持。
参考：Francesco D'Eugenio，Pablo G.Pérez-González等人。“一个在z=3时被超大质量黑洞反馈淬灭的快速旋转星爆后星系。”《自然天文学》（2024）。DOI:10.1038/4150-024-02345-1
