研究显示黑洞射电粒子阻碍星系中新恒星形成(图)

Daphane

來源: 新浪科技

椭圆星系NGC 1132。由美国宇航局钱德拉X射线望远镜数据制作。图像中蓝色/紫色代表高温稀疏气体产生的X射线辐射，这些气体温度很高，无法冷凝形成恒星。


北京时间10月23日消息，据物理学家组织网站报道，一项最新研究显示，大质量黑洞向外发出在射电波段强烈辐射的粒子流会阻碍年老星系中的新生恒星的形成。这项研究提供了一项关键证据，证明这些源自成熟黑洞的射电粒子阻碍了年老星系中的自由气体冷却塌缩并形成新一代的年轻恒星。

　　美国约翰·霍普金斯大学物理与天文学教授托比亚斯·马利吉(Tobias Marriage)表示：“当你考察宇宙过去的历史，你会发现这些星系中产生的新恒星。当在某一时刻开始，这种诞生新恒星的过程突然终止了。这是为什么？基本上，这些黑洞的作用可以揭示为何这种形成新恒星的过程被中断了。”有关这一成果的论文已经发表在《皇家天文学会月报》上。约翰·这项研究本质上是应用了已有的技术手段去解决了一个新的问题。霍普金斯大学博士后研究员梅根·格雅拉(Megan Gralla) 发现苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应(S-Z效应)信号同样可以被用于研究一些小型结构，而这一效应通常是用于进行大型星系结构的。所谓S-Z效应是指当高温气体中的高能电子与宇宙微波背景辐射中的暗弱光子之间发生的相互作用。宇宙微波背景辐射一般被认为是宇宙中最古老的光线，当时的宇宙比现在高温数千倍，密度则比现在高出数十亿倍。

　　格雅拉表示：“SZ效应一般来说是用于研究由数百个星系组成的星系团的一种工具，但我们在这项研究中所针对的星系目标要比这小得多，只有一到两个伴星系。”他说：“我们所做的是问一个不同的问题，与此前不一样的问题。我们所用的方法存在已久，研究人员在这方面的工作都非常成功，而我们这次所做的只是将这种方法应用来解决一个完全不同的问题。”

　　德国马克斯普朗克天体物理学研究所主任艾利奇洛·科马苏(Eiichiro Komatsu)表示：“当我看到这篇论文的时候我感到很震惊，因为我之前从没想过可以接收到来自活动星系核的S-Z信号是可行的。看来我的观点是错误的。这项研究让我和其他在SZ领域工作的同仁们感到欣慰，我们步入了一个新时代。”

　　在太空中，高温气体会逐渐冷却并凝聚形成新生恒星。其中有一部分气体也会被星系中央的黑洞吞噬，这两个过程同时进行着。随着这一过程的不断重复，更多的气体发生冷却和凝结，更多的恒星形成，而与此同时星系中央的大质量黑洞也变得更加庞大。


　　但在几乎所有发展成熟的星系中，也就是那些椭圆星系的内部，气体却不再继续发生冷却凝结的过程。马利吉指出：“如果气体保持高温，它就无法凝结。”而当这一情况发生时就意味着不再有新的恒星诞生了。

　　马利吉，格雅拉和他们的同事们发现在椭圆星系内部存在一种“射电波段反馈机制”——也就是从大质量中央黑洞发出的速度接近光速的相对论性射电波段辐射粒子，在存在这种机制的椭圆星系中全都存在大量高温气体，而新生恒星则寥寥无几。这一发现提供了一项关键性证据，证明所谓的“射电波段反馈机制”正是星系恒星形成的开关。

　　然而马利吉也指出，到目前为止仍然不清楚为何成熟的椭圆星系中央黑洞会产生这一机制。他说：“这一现象背后的机制目前尚不清楚，仍然存在争论。”

　　科马苏表示这项由约翰·霍普金斯大学领衔的研究，加上其他同样在更加平常星系中探测到SZ信号的研究一起“对于星系形成的理论提出了新的挑战，因为目前几乎没有任何数据告诉我们在那些星系周围究竟存在多少高温气体。”