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天文學家發現黑洞“餓死”其宿主星系

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天文學家發現黑洞“餓死”其宿主星系


天文學家發現黑洞“餓死”其宿主星系
據劍橋大學：天文學家利用美國國家航空航天局/歐洲航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡證實，超大質量黑洞可以使宿主星系失去形成新恒星所需的燃料 。
由劍橋大學共同領導的國際團隊使用韋伯觀測了大爆炸約20億年后早期宇宙中一個大約銀河系大小的星系 。像大多數大星系一樣，它的中心有一個超大質量黑洞 。然而，這個星系基本上已經“死亡”：它基本上已經停止形成新的恒星 。
“根據早期的觀測，我們知道這個星系處于淬滅狀態：考慮到它的大?。?它沒有形成很多恒星，我們預計黑洞和恒星形成的結束之間存在聯系，”劍橋卡夫利宇宙學研究所的共同主要作者Francesco D'Eugenio博士說 。“然而，在韋伯之前，我們還沒有能夠對這個星系進行足夠詳細的研究來證實這種聯系，我們也不知道這種淬滅狀態是暫時的還是永久的 。”
這個星系的正式名稱為GS-10578，但以決定詳細觀察它的同事的名字昵稱為“巴勃羅星系”，在宇宙的早期階段是巨大的：它的總質量大約是我們太陽質量的2000億倍，它的大部分恒星形成于125億到115億年前 。
“在早期宇宙中，大多數星系都在形成許多恒星 ， 所以在這個時期看到如此巨大的死星系是很有趣的，”合著者、同樣來自卡夫利宇宙學研究所的Roberto Maiolino教授說 ?！叭绻凶銐虻臅r間達到如此巨大的尺寸，那么阻止恒星形成的任何過程都可能相對較快地發生 。”
利用韋伯，研究人員檢測到這個星系以每秒約1000公里的速度排出大量氣體，這足以逃脫星系的引力 。這些快速移動的風正被黑洞“推出”銀河系 。
像其他有吸積黑洞的星系一樣，“巴勃羅星系”有快速流出的熱氣風，但這些氣體云很稀?。?質量很小 。韋伯探測到了一種新的風成分的存在，這是早期望遠鏡無法看到的 。這種氣體更冷，這意味著它的密度更大 ， 而且至關重要的是，它不發光 。韋伯憑借其卓越的靈敏度 ， 可以看到這些暗氣體云，因為它們阻擋了它們后面星系的一些光線 。
從星系中噴出的氣體質量大于星系繼續形成新恒星所需的質量 。本質上，黑洞正在餓死銀河系 。研究結果發表在《自然天文學》雜志上 。
“我們找到了罪魁禍首，”D'Eugenio說 ?！昂诙凑跉⑺肋@個星系 ， 并通過切斷星系形成新恒星所需的‘食物’來源，使其保持休眠狀態 。”
盡管早期的理論模型預測黑洞對星系有這種影響 ， 但在韋伯之前，還不可能直接檢測到這種影響 。
早期的模型預測，恒星形成的結束會對星系產生劇烈的湍流影響，在這個過程中破壞它們的形狀 。但這個盤狀星系中的恒星仍在有序地運動，這表明情況并非總是如此 。
“我們知道黑洞對星系有巨大的影響 ， 也許它們阻止恒星形成是很常見的，但在韋伯之前，我們無法直接證實這一點，”Maiolino說 ?！熬臀覀冄芯吭缙谟钪婕捌溲莼哪芰Χ?，韋伯是一個巨大的飛躍，這是另一種方式 。”
阿塔卡馬大型毫米亞毫米陣列（ALMA）的新觀測，針對銀河系中最冷、最暗的氣體成分 ， 將告訴我們更多關于這個星系中是否以及在哪里仍然隱藏著任何恒星形成燃料，以及銀河系周圍區域超大質量黑洞的影響 。
這項研究得到了英國皇家學會、歐盟、歐洲研究理事會和英國研究與創新局下屬的科學技術設施委員會（STFC）的部分支持 。
參考：Francesco D'Eugenio，Pablo G.Pérez-González等人 ?！耙粋€在z=3時被超大質量黑洞反饋淬滅的快速旋轉星爆后星系 。”《自然天文學》（2024） 。DOI:10.1038/4150-024-02345-1