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一個驚人的宇宙景象

2024-02-16 23:21:04

天文學家已經在大多數星系中發現了超大質量黑洞——它們的質量是太陽質量的數百萬倍,甚至是數十億倍。

但在任何時候,它們之中只有少數是“活動的”。要成為一個“活動星系核(AGN)”,黑洞必須在其周圍聚集大量的氣體,這些氣體會被加熱並釋放出明亮的光芒。儘管活動星系核所佔據的區域還沒有太陽系大,但它發出的光甚至可以比星系中所有恆星發出的光的總和還要亮。

類星體是一類非常活躍和明亮的活動星系核。理論模型預測,類星體應該會驅動大量的分子氣體向外流出。

作為恆星形成的主要物質,遍佈在星系中的分子氣體會導致大量恆星形成。但如果這些氣體被拋射到星系際空間的速度太快,無法被正在成長的恆星消耗,那麼這些所謂的分子氣體外向流就會抑制類星體所在的宿主星系中的恆星形成。但這一點很難證明,因為所有的類星體都距離我們非常遙遠。

目前,阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣(ALMA)是世界上唯一一個具有足夠的靈敏度和頻率覆蓋來探測早期宇宙的分子氣體外向流的望遠鏡。在一項新發表於《天體物理學雜誌》上的研究中,一組研究人員基於ALMA的觀測資料,發現了類星體分子氣體外向流抑制了恆星形成的證據。

ALMA觀測到的這顆類星體被命名為J2054-0005,我們所看到的實際上是它在宇宙誕生不到10億內的樣子。研究人員是透過分析光的吸收發現了流出的分子氣體,這意味著他們沒有觀測到直接來自由氧原子和氫原子組成的OH分子的微波輻射。相反,研究人員觀測了來自明亮類星體的輻射,而吸收意味著OH分子碰巧吸收了類星體的一部分輻射。因此,這個揭示氣體存在的過程,就像是看到了這些氣體投射在光源前面的“影子”一樣。

這項研究證實了,正如預測的那樣,分子氣體正在從星系中流出。他們測量了外向流的流速,確定了它的速度足以耗盡分子氣體的供應,並限制了星系中新恆星形成的速率。這項研究的發現是第一個強有力的證據,證明了強大的分子氣體外向流存在於類星體宿主星系中,並影響了宇宙早期的星系的演化。

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