黑洞如何“餓死”星系

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原作：Mark Thompson

翻譯：李思綺

美編：趙書晨

后臺：李子琦

原文鏈接：https://www.universetoday.com/articles/how-black-holes-slowly-starve-galaxies

巴勃羅星系

圖源：JADES合作組織

并非每一個星系的死亡都是轟轟烈烈的。有時候，他們會逐漸消亡，被其核心的黑洞慢慢“扼殺”。利用詹姆斯·韋伯望遠鏡和ALMA大型毫米波陣列，天文學家們抓拍到了一例正在發生的此類“死亡”，從而認識到了一種出奇溫和的星系“謀殺“機制。

“受害者“正式編號是GS-10578，也就是距我們108億光年的“巴勃羅星系”。它的大部分恒星誕生于125億至115億年前，并在其間的短短10億年里積攢了大約2000億倍太陽質量的恒星。然后，突然地，它停住了。

劍橋大學的天文學家懷疑該星系中心的超大質量黑洞可能是罪魁禍首。但當他們將ALMA望遠鏡對準巴勃羅星系進行了近七小時的觀測時，他們發現了意想不到的情況：一片空白。

ALMA射電陣列

圖源：歐洲南方天文臺/ESO

他們尋找的是一氧化碳，一種可以可靠地證明恒星形成原料——冷氫氣存在的分子。不管一氧化碳的量有多少，ALMA的深度觀測都應該能夠探測到。然而，巴勃羅星系貌似幾乎沒有任何恒星形成所需的燃料。

“讓我們驚訝的是，你其實可以從“沒有東西“中學到很多東西。冷氣體的缺失將問題的緣由指向一種緩慢的“餓死”過程，而非一次劇烈的突然事件。“劍橋大學卡文迪什實驗室的楊·肖爾茨博士說。

與此同時，韋伯望遠鏡的光譜分析發現了從超大質量黑洞中噴涌而出的速度高達400公里每秒的強風。這陣強風每年能帶走60個太陽質量的氣體。以此類推，星系里剩余的燃料可以在短短1600萬至2.2億年內耗盡，遠快于正常狀態下的數十億年。

但是巴勃羅星系本身看起來很平靜！在韋伯望遠鏡的觀測中，巴勃羅星系正在平穩地旋轉，像一個盤子一樣，沒有任何劇烈活動（如星系合并）的跡象。這就排除了外部災難致死的可能。

M87星系核心區域影像（超大質量黑洞， EHT望遠鏡陣列的射電觀測數據處理而成，顏色代表亮溫度。

圖源：事件視界望遠鏡合作組織

答案在于反反復復的加熱。黑洞并非是通過一次劇烈的爆炸撕裂整個星系，而是反復加熱或驅逐進入星系的氣體，每一次都能阻止新的物質留在星系里的恒星形成區。補給被切斷之后，巴勃羅星系只好慢慢消耗現有儲備，耗盡之后就“死”了。

這一發現有助于解釋韋伯望遠鏡經常發現的異常古老、質量巨大的星系。在韋伯發射之前，這一類天體幾乎不為人知，而現在卻發現他們比預期中更為普遍。上文所講述的“黑洞扼殺”機制或許可以解釋他們為什么早早香消玉殞，在宇宙的眨眼間耗盡燃料。

責任編輯：陳瑋菁

牧夫新媒體編輯部

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M51：旋渦星系
圖源：NASA

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