天體物理學家宣布這一發現：能改寫星系死亡的故事
譯者：Sammy
原文：https://phys.org/news/2019-06-astrophysicists-discovery-rewrite-story-galaxies.html
(圖)這位藝術家的構想描繪了一個充滿活力的類星體，它清除了星系中心的氣體和塵埃，這些風正吹向邊緣地帶。不久後，那裡就沒有塵埃和氣體了，只剩下一顆發光的藍色類星體。
在密蘇里州聖路易斯舉辦的美國天文學會的年會上, 堪薩斯大學物理與天文學助理教授埃里森·柯克帕特里克，將會宣布她發現了「冷類星體」——這種星系具有豐富的冷氣，儘管在其中心存在一個類星體，但仍然能夠誕生新的恆星，—這一突破性的發現不僅推翻了關於星系成熟的假說 ，而且可能會代表星系生命周期的一個階段。
她的新聞發布會，題為「冷類星體的新人口」，將於6月12日星期三在聖路易斯聯合車站酒店的二樓舉行。
類星體, 或者說「准恆星射電源 "，本質上是一個加強版的超大黑洞。氣體落到星系中心的類星體上會形成一種「吸積盤」，這一吸積盤會放出大量的電磁能，其亮度通常會是典型星系的上百倍。 通常情況下，一個類星體的形成於銀河系的消亡相似，而且長期以來，人們認為它是一個星系失去誕生新恆星能力的標誌。
"所有附著黑洞的氣體都正在被加熱並放射出X射線"，柯克帕特里克說， "你釋放出的光的波長直接與你有多熱相對應。譬如, 你和我發出紅外光。 但是能發出X射線的東西是宇宙中最熱的事物之一。這種氣體開始進入黑洞，並以相對論性速度移動著；你也會發現在這氣體周圍存在著磁場, 而且它會被扭曲。 就像你獲得太陽耀斑那樣，你可以讓物體噴出這些磁場線，然後被射出黑洞。這些噴流本質上切斷了星系的氣體供應，因此不會再有新的氣體進入並形成新恆星。 當星系停止形成恆星後，我們會認為它是一個死星系。」
但在柯克帕特里克的調查中，大約有10%的黑洞上的星系在進入這一階段後仍有冷氣供應，並繼續誕生新的恆星。
(圖)一個藍色類星體，回望時間為70憶念(並不是附近的星系)。正常來看，這樣的星體不應該有紅外輻射。
「這本身就是令人驚訝的，」她說。「這整個星族就像一串不同的物體。一些星系有非常明顯的合併特徵；有些看起來就像銀河系 ，有著明顯的旋臂。 有些則非常緊湊。 然後，從這多樣的星族中，我們發現還有10%是非常獨特且出人意料的。這些是非常緊湊的藍色光源。他們看起來就像你所期望那樣，一個特大質量的黑洞在熄滅所有恆星形成活動後，會在最後階段出現。這正在演變成一個消極橢圓星系，然而我們也在這發現了大量的氣體。這些正是被我們稱作冷類星體的星族。」
這位堪薩斯大學的天體物理學家在她的調查中猜測「冷類星體」代表著一個星系壽命後期一個簡短的時段，但這一時段仍有待確認——就人類生命而言，這一短暫的「冷類星體」就類似於星系的退休派對。
她說，「這些星系比較罕見，它們正處在過度階段——我們在恆星形成活動熄滅前就發現了它們的存在，這個過度時期非常短。」
柯克帕特里克首先確定了史隆數位巡天區(the Sloan Digital Sky Survey)中感興趣的部分，這是目前最詳盡的宇宙數字地圖。在一個名為「Stripe 82」的區域中，柯克帕特里克和她的同事能夠在視覺上識別類星體。
「然後我們用XMM牛頓望遠鏡檢查了這片區域，並用X射線對它進行測量，」她說。「X射線是不斷增長的黑洞的關鍵特徵。在那裡，我們用遠紅外線望遠鏡赫歇爾太空望遠鏡(the Herschel Space Telescope)對它進行觀測，這種望遠鏡能探測主星系中的塵埃和氣體。我們選擇了我們可以在紅外線和X射線中找到的星系。」
(圖)同一藍色類星體星系的塵埃噴射。它非常亮——事實上，這是這個領域中最亮的物體之一，這象徵著有很多塵埃物質。但由於望遠鏡的解析度，我們無法看清塵埃的真實面貌。
這位堪薩斯大學(KU)研究人員說，她的發現為科學家們能提供新的理解和細節，以了解星系中恆星形成活動的熄滅是如何進行的，並推翻了關於類星體的假設。
「我們已經知道類星體會經歷一個塵埃模糊的階段，」可卡帕特里克說，「它們還會經歷嚴重遮蔽階段，在該階段，它們會被超大質量的黑洞籠罩。而我們稱這一階段為紅色類星體相。但現在，我們發現了之前並未發現的獨特過度機制。在這之前，如果你告訴別人你發現了一個藍色的發光類星體，但其中仍有大量的塵埃物質與氣體 存在，並仍能形成許多恆星，那麼人們會說，『不，那並不是它們該有的樣子。』」但現在我們發現了這一獨特的過度機制。
接下來，可卡帕特里克希望能確定「冷類星體」相位是否只發生在某一特定類別的星系還是每一個星繫上。
她說「我們認為這些事情發生的方式是，有一個被塵埃與氣體籠罩著不斷增長的黑洞，開始向外噴射物質。然後它將變成一個藍色的發光體。我們猜測當它釋放自身的氣體時，他也將釋放宿主氣體。但對於這些物體來說，似乎並不是這樣的。這些物體已經噴出它們自身的塵埃——因此在我們眼中它是藍色的——但它們並沒有釋放出所有寄主星系中的塵埃氣體。這是一個過渡階段，比方說10萬年。在通用時標中，這真的很短，也很難捕捉。而我們正在進行一項所謂的盲調查來尋找我們不需要的東西。通過尋找這些物體，是的，這可能預示著每個星系都會發生這種情況。
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