类星体引发的海啸足以撕裂星系、阻止恒星诞生

众所周知,类星体是宇宙中最明亮的星系。当它们的超大质量黑洞贪婪地吞噬巨大吸积盘上的物质时,类星体会在太空中喷射出大量的辐射。

更厉害的是,天文学家发现,类星体放射出的射线在其周围的星系中传播时,就像海啸一样,将物质以接近百分之几光速的速度向外推。

尽管人们已经知道这样的辐射冲击波会使粒子高速运动,但是新研究发现其中一些粒子可以达到目前为止的极限速度,便又将此事推向了新的高度。

此外,当粒子冲击自己所在星系中的物质时,还会抑制新恒星的诞生。

弗吉尼亚理工大学的天体物理学家纳胡姆·阿拉夫说:“这些外流辐射对于了解星系的形成是至关重要的。它们每年都在推动数百个太阳质量重的物质。这些流出物所携带的机械能,比整个银河系的光度还要高出数百倍。”

星系天体的类星体阶段通常是非常早期的一段激烈的活动时期,能够持续几十亿年,直到成为黑洞进入成年期,吞噬或吹走了附近的所有物质。

众所周知,黑洞活动会产生强大的风,吹向其周围的空间。宇宙中的冷气体是形成恒星的物质。一旦黑洞的风将其吹散,那么恒星的形成也就被破坏了。

这与我们在更古老的星系中观察到的情况相一致,这些星系比那些拥有类星体的星系来得更平静。事实上,长期以来,天文学家一直试图找出恒星的形成究竟是如何终止的原因。因为如果恒星的形成不会终止,那么宇宙则可能会和我们现在看到的不太相同,会有更大的星系和更多的恒星。

有多种方式可以解释这个谜题。

哥伦比亚大学和普林斯顿大学的宇宙学家耶利米·奥萨特解释说:“理论学家和观测者几十年来都知道,在巨大的星系中,有一些物理过程会阻止恒星的形成,但这个过程的本质一直是个谜。把观测到的外流放到我们的模拟中,就解决了星系演化中的这些突出问题。”

阿拉夫和他的团队通过哈勃望远镜观测了13个已知类星体,以寻找它们的流出物。这些类星体海啸与星际气体相撞,碰撞产生强烈的热量,其能量以光的形式发射,通过电磁波频谱可以显示出来。

阿拉夫说:“你首先会得到大量的x射线和伽马射线,然后会渗透到可见光和红外光。这是一个巨大的灯光秀,就像整个银河系充满了圣诞树。”

根据这些数据,他们能够测量到迄今为止最活跃的三种类星体流出物,分别位于类星体星系SDSS J1042+1646、SDSS J0755+2306和2MASS J1051+1247。这些外流都足够强大到抑制星系诞生。

其中,SDSS J1042+1646更是打破了外流加速最快的纪录。在三年的时间里,其中一次流出量从7000万公里每小时(4300万英里每小时)加速到7400万公里每小时(4600万英里每小时)。

但是,这项研究不仅解释了星系诞生是如何被抑制的,还很好地解释了为什么大多数星系的大小与它们的黑洞有关。

如果黑洞把物质吹走,它就不仅仅限制了恒星的形成,还限制了它本身可以捕获的东西,因此也扼制了它自己的生长。

太空望远镜科学研究所的天文学家杰拉德·克里斯说:“哈勃望远镜的紫外线观测使我们能够跟踪类星体能量输出的范围,从较冷的气体到强风中的极热、高度电离的气体都可以。”

他还说:“在此之前,我们只能通过困难的x射线观测才能观测到。这种强大的外流可能会对中央特大质量黑洞的生长和其整个宿主星系的发展之间的联系产生新的见解。”

作者: MICHELLE STARR

FY: 忙碌的北門

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