紅色星暴星系揭示：超大質量黑洞正在溫和地抑制恒星形成

研究人員借助MaNGA巡天數據，繪制了140個星系的冷氣體分布圖，發現它們正以奇特的有序方式向星系中心漂移。

宇宙中部分巨型星系在數十億年前就已停止孕育恒星，至今其成因仍未有定論。令人費解的是，這些星系中許多仍保有氣體——這本是形成新恒星的基礎燃料。理論上它們本應活躍造星，實際卻長期沉寂。如今，天文學家通過研究一類罕見的"紅色星暴"星系，可能找到了破解謎題的關鍵線索。

研究表明，星系內部緩慢有序流動的冷氣體（或來自鄰近星系相互作用的補給），可能正悄然滋養著中央黑洞，使這些黑洞得以溫和抑制恒星形成，而不會摧毀整個星系。"輕微星系合并與相互作用是高效的補燃過程，它們輸送的冷氣體墜入星系中心喂養黑洞，使其能長期持續壓制恒星形成，"該研究第一作者、加州大學圣克魯茲分校本科生阿里安·莫格尼解釋道。

如何追蹤隱藏的氣體流？

紅色星暴星系僅占鄰近非活動星系的6%-8%，這類特殊星系最初通過SDSS-IV計劃的MaNGA巡天數據被發現——該巡天能繪制整個星系中氣體與恒星的運動圖譜。其顯著特征在于存在橫跨數萬光年的微弱星系級電離氣體外流，學界普遍認為這是星系中心超大質量黑洞活動的跡象。

但莫格尼指出："關鍵在于這些黑洞如何獲得燃料。先前研究雖發現氣體流入特征，但其來源及與超大質量黑洞的關聯尚不明確。"為此，研究團隊利用MaNGA光譜數據對140個紅色星暴星系展開研究，將觀測重點從炙熱的電離氣體轉向更難探測卻對供養黑洞至關重要的冷中性氣體。

意外發現

通過追蹤鈉D吸收線（揭示100-1000開爾文溫度氣體的光譜特征），團隊建模測量了氣體運動速度與紊亂程度。結果令人驚訝：這些氣體非但沒有猛烈內沖或劇烈擾動，反而以約47公里/秒的速度（僅為引力自由落體預期速度的10%）平穩有序地向中心漂移，其隨機運動幅度遠低于周圍恒星。

研究還發現流入氣體與黑洞活動的強關聯：約30%的星系釋放射電波（表明中央黑洞活躍），且這些星系中冷氣體流入區域比無射電輻射的紅色星暴星系大三分之一，證實緩慢氣流正在直接喂養黑洞。"冷氣體流入與超大質量黑洞活動密切關聯的景象令人振奮，它們似乎被輸送到星系中心維持黑洞活動，"莫格尼補充道。

環境影響

星系相互作用或輕微合并痕跡明顯的紅色星暴星系含有更多流入氣體——發生相互作用的星系冷氣體流入量是孤立星系的2.5倍。這種相遇如同補給系統，持續輸送新氣體維持黑洞長期低調活動。

揭示星系衰老的新窗口

這些發現共同支撐了紅色星暴星系內部的自我調節循環：相互作用與內部過程驅動冷氣體緩慢內流，供養中央黑洞釋放溫和能量——足以阻止恒星形成卻不會摧毀星系。這種精妙平衡使得大質量星系即使存有造星物質，仍能保持數十億年的沉寂。

該研究通過追蹤全星系尺度的冷氣體運動，首次為這一過程提供了罕見的直接證據。但仍有局限：目前尚無法追蹤氣體直達黑洞的過程，黑洞能量抑制恒星形成的具體物理機制仍是懸而未決的問題。團隊下一步計劃結合更高分辨率數據與模擬，追蹤更接近星系核心的氣體運動。若在其他非活動星系中發現類似氣體流入模式，紅色星暴星系或將成為理解宇宙星系如何溫和衰老的關鍵模型。

該研究成果已在美國天文學會年會上發布，即將發表于《天體物理學雜志》。

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