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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
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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(xué)家們抓拍到了一例正在發(fā)生的此類“死亡”,從而認(rèn)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(zhì)量的恒星。然后,突然地,它停住了。
劍橋大學(xué)的天文學(xué)家懷疑該星系中心的超大質(zhì)量黑洞可能是罪魁禍?zhǔn)住5?dāng)他們將ALMA望遠鏡對準(zhǔn)巴勃羅星系進行了近七小時的觀測時,他們發(fā)現(xiàn)了意想不到的情況:一片空白。
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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(yīng)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(xué)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(xué)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(fā)現(xiàn)了從超大質(zhì)量黑洞中噴涌而出的速度高達400公里每秒的強風(fēng)。這陣強風(fēng)每年能帶走60個太陽質(zhì)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(nèi)耗盡,遠快于正常狀態(tài)下的數(shù)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(wěn)地旋轉(zhuǎn),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(zāi)難致死的可能。
M87星系核心區(qū)域影像(超大質(zhì)量黑洞, EHT望遠鏡陣列的射電觀測數(shù)據(jù)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(fù)復(fù)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(fù)加熱或驅(qū)逐進入星系的氣體,每一次都能阻止新的物質(zhì)留在星系里的恒星形成區(qū)。補給被切斷之后,巴勃羅星系只好慢慢消耗現(xiàn)有儲備,耗盡之后就“死”了。
這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋韋伯望遠鏡經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的異常古老、質(zhì)量巨大的星系。在韋伯發(fā)射之前,這一類天體幾乎不為人知,而現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)他們比預(yù)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?yōu)槭裁丛缭缦阆駳專谟钪娴恼Q坶g耗盡燃料。
責(zé)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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