當前位置:
首頁 > 天下 > 現實版吞星者:超大質量黑洞阻止星系造星

現實版吞星者:超大質量黑洞阻止星系造星

像我們一樣,宇宙中的星系也會長大。年輕的時候,它們非常活躍,快速地用塵埃雲製造出新的恆星。年老的時候,造星速度會慢下來,最終停止,不再有新的恆星誕生。星系變得相對平靜。

天文學家早就試圖弄清楚到底是什麼原因導致星系停止造星,這種現象被稱為「熄火」。大多數的模擬實驗顯示,超大質量黑洞(大多數星系中央的神秘天體)必然在其中發揮了重要作用。黑洞以某種方式促成了熄火,只有這樣天文學家才能解釋他們通過太空望遠鏡在星系中看到的景象。

黑洞不挑食。它們會吞噬進入其引力範圍的任何物質,不管是宇宙塵埃還是恆星。它們進食的時候,被吞噬的物質會變熱,發出亮光。科學家給黑洞生命周期的這個階段起了一個名字,非常有《星際迷航》的風格,叫做「活躍星系核」,縮寫為AGN。科學家認為,AGN會釋放出一束能量,加熱星系中的氣體,防止氣體冷卻凝結成新的恆星。最終,這個過程阻止了任何新的恆星形成。

但科學家尚未找到這方面的觀測證據。「科學界很早以前就試圖弄明白黑洞和恆星形成之間的關係,」加州大學聖克魯茲分校博士後研究員伊格納西奧·馬丁-納瓦羅(Ignacio Martín-Navarro)說。

為了弄清其中的關係,納瓦羅和同事最近分析了大型星系和位於其中央的超大質量黑洞。他們發現,黑洞確實促成了星系的熄火,黑洞的質量影響著熄火發生的速度。

與黑洞質量較小的星系相比,黑洞質量較大的星系會更早更快地熄火。在宇宙誕生早期,黑洞較大的星系最初比黑洞較小的星系擁有更快的造星速度,但黑洞較小的星系會在更長的時間內不斷造星,可能是因為它們的黑洞不夠強大,無法消除形成恆星的氣體和塵埃。因此,黑洞較小的星系往往擁有更年輕的恆星群。

這一發現發表在《自然》雜誌上。納瓦羅和同事研究了樣本星系發出的光,他們把光分成不同的波長,這是天體物理學常用的一種方法,能揭示天體的重要屬性,比如恆星的年齡。這使他們可以追溯每個星系的造星歷史,然後把這些信息與星系中央黑洞的質量進行比對。黑洞的質量代表了向星系釋放的能量大小。黑洞的質量越大,釋放的能量就越多,星系熄火的速度就越快。

這一發現並未解決所有謎題。科學家仍然不知道,一個大快朵頤的飢餓黑洞如何釋放出遏制恆星形成的能量,這個過程被稱為反饋。紐約哥倫比亞天體生物學中心主任凱萊布·沙夫(Caleb Scharf)說,新研究「似乎很好地說明了黑洞反饋的效果,但在熄火過程究竟如何發生的問題上,沒有填補我們所有的知識空白」。

「黑洞質量和恆星形成之間的關係是一個困擾了我們十多年的問題,因此在解釋這一現象方面取得的任何進展都極受歡迎,」沙夫說。

納瓦羅說,其他研究試圖找到恆星形成和AGN亮度之間的關係,但成果寥寥,可能是因為恆星形成發生的時間長於AGN爆發的時間。AGN的爆發可以開啟和關閉。「很難在不同的時間尺度下進行比較,」納瓦羅說。

納瓦羅說,超大質量黑洞是太陽質量的100多萬倍,但與它們所在的星系相比,它們其實很小。儘管個頭「小」,但黑洞卻對星系的生長和演化有著巨大影響,就好像人體內的一個細胞決定了整個生命的方向。這正是最令納瓦羅著迷的地方:如此之小的東西居然能決定如此之大的東西的未來。

翻譯:于波

來源:The Atlantic

造就:劇院式的線下演講平台,發現最有創造力的思想

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 造就 的精彩文章:

什麼是推動科技進步的終極動力?一個字,懶!
國際空間站即將出租,誰會是第一批房客?

TAG:造就 |