科學家首次發現超大質量黑洞噴流中恆星形成證據

北京時間4月6日消息，據國外媒體報道大多數星系中央都存在一個超大質量黑洞，那裡密度極高，質量能達到太陽的數十億倍。近日，科學家發現，恆星可以在超大質量黑洞的猛烈「狂風」中形成。研究者稱，這一發現將幫助我們理解星系演化的過程。

科學家利用歐洲南方天文台（ESO）的甚大望遠鏡（Very Large Telescope，VLT）進行觀測，揭示了恆星在超大質量黑洞的強烈噴流之中形成的過程。超大質量黑洞時常會拋射出大量物質，而這些物質組成了星系的核心。

甚大望遠鏡的觀測首次確認了恆星可以在這種極端的環境中形成。利用甚大望遠鏡上的多目標光譜探測儀（MUSE）和X-shooter儀器，來自歐洲的天文學家團隊研究了兩個星系——合在一起被稱為IRAS F23128-5919——正在進行中的碰撞情況。這兩個星系距離地球約6億光年。

研究團隊在這兩個星系中位於南部的星系中心處，發現了源自超大質量黑洞的巨大物質噴流。他們首次獲得了恆星正在這些噴流中形成的清晰證據。如此大規模的噴流是由活躍、動蕩的星系中心輸出的巨大能量驅動的。

科學家發現，恆星可以在超大質量黑洞的猛烈「狂風」中形成。圖中是這一場景的藝術想像圖。

以往的研究表明，超大質量黑洞會吞噬太過靠近其中心的宇宙物質。在吞噬物質時，超大質量黑洞還會加熱周圍的氣體，以猛烈、密集的「狂風」形式拋射出來。

「天文學家曾經認為，這些噴流中的物質或許適合恆星形成，但沒有人真的觀測到它真的發生，因為這是非常困難的觀測，」劍橋大學的羅伯托·麥歐利諾（Roberto Maiolino）教授說，「我們的結果令人振奮，因為這明確顯示了恆星正在這些噴流的內部形成。」

研究團隊一開始是直接研究噴流內部的恆星，以及這些恆星周圍的氣體。利用多目標光譜探測儀和X-shooter儀器，他們可以對發射出來的光線進行非常細緻的分析，進而確定這些光線的來源。

以往研究發現，年輕恆星的輻射會導致氣體雲以特殊的方式發光。X-shooter儀器具有極高的靈敏度，可以使研究團隊排除導致這種光亮的其他可能原因，包括星系活躍核心處的氣體震蕩。

接著，研究人員在超大質量黑洞的噴流中發現了多個幼年恆星。據估計，這些恆星的年齡在幾千萬年以下。初步的分析顯示，它們比其他在不那麼極端的環境中形成的恆星溫度更高，而且更加明亮。

天文學家還確定了這些恆星的運動方向和速度。該區域大部分恆星的光線顯示，它們正在以極高的速度遠離星系中心。劍橋大學天文學研究所的海倫·拉塞爾（Helen Russell）博士說：「形成於星系中心附近噴流中的恆星，其速度可能會減慢，甚至開始往回走，但對於那些形成於遠離噴流區域的恆星，它們的減速較少，甚至可能整個從星系脫離出去。」

研究人員表示，此次發現將為解開一些天體物理學謎題提供新的信息。該發現或許還能幫助天文學家確定一些特定的星系如何保持形狀，以及星系間的太空為何富含重元素。該發現甚至還可能解釋神秘的宇宙紅外背景輻射為什麼上升。

快速旋轉的超大質量黑洞（藝術想像圖），周圍是由於黑洞潮汐力而被分解的恆星殘餘物質。

麥歐利諾教授對未來的研究充滿期待，他說：「如果恆星的形成正如一些理論預測的，真的在大多數星系的噴流之中發生，那這就將為我們理解星系演化提供全新的情境。」他們的研究結果發表在近期的《自然》（Nature）雜誌上。

超大質量黑洞是星系內重要的引力源，能使塵埃和氣體懸浮在黑洞周圍。科學家認為，星系中的恆星正是在這種強大引力的作用下圍繞超大質量黑洞運行。

不過，超大質量黑洞的形成依然是一個謎。天文學家認為，它們可能形成於一團巨大的氣體雲，其質量可達太陽的10萬倍以上，塌縮之後形成了黑洞。這些黑洞「種子」中有許多不斷融合，形成了更大的超大質量黑洞。還有一種可能是，超大質量黑洞來源於一顆巨大的恆星——質量大約是太陽的100倍。在這顆恆星燃料用盡並塌縮之後，最終形成了超大質量黑洞。

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