研究顯示黑洞射電粒子阻礙星系中新恆星形成

新浪科技訊 北京時間10月23日消息，據物理學家組織網站報導，一項最新研究顯示，大質量黑洞向外發出在射電波段強烈輻射的粒子流會阻礙年老星系中的新生恆星的形成。這項研究提供了一項關鍵證據，證明這些源自成熟黑洞的射電粒子阻礙了年老星系中的自由氣體冷卻塌縮並形成新一代的年輕恆星。

美國約翰·霍普金斯大學物理與天文學教授托比亞斯·馬利吉(Tobias Marriage)表示：“當你考察宇宙過去的歷史，你會發現這些星系中生的新恆星。當在某一時刻開始，這種誕生新恆星的過程突然終止了。這是為什麼？基本上，這些黑洞的作用可以揭示為何這種形成新恆星的過程被中斷了。”有關這一成果的論文已經發表在《皇家天文學會月報》上。約翰·這項研究本質上是應用了已有的技術手段去解決了一個新的問題。霍普金斯大學博士后研究員梅根·格雅拉(Megan Gralla) 發現蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效應(S-Z效應)信號同樣可以被用於研究一些小型結構，而這一效應通常是用於進行大型星繫結構的。所謂S-Z效應是指當高溫氣體中的高能電子與宇宙微波背景輻射中的暗弱光子之間發生的相互作用。宇宙微波背景輻射一般被認為是宇宙中最古老的光線，當時的宇宙比現在高溫數千倍，密度則比現在高出數十億倍。

格雅拉表示：“SZ效應一般來是用於研究由數百個星系組成的星系團的一種工具，但我們在這項研究中所針對的星系目標要比這小得多，只有一到兩個伴星系。”他：“我們所做的是問一個不同的問題，與此前不一樣的問題。我們所用的方法存在已久，研究人員在這方面的工作都非常成功，而我們這次所做的只是將這種方法應用來解決一個完全不同的問題。”

德國馬克斯普朗克天體物理學研究所主任艾利奇洛·科馬蘇(Eiichiro Komatsu)表示：“當我看到這篇論文的時候我感到很震驚，因為我之前從沒想過可以接收到來自活動星系核的S-Z信號是可行的。看來我的觀點是錯誤的。這項研究讓我和其他在SZ領域工作的同仁們感到欣慰，我們步入了一個新時代。”

在太空中，高溫氣體會逐漸冷卻並凝聚形成新生恆星。其中有一部分氣體也會被星系中央的黑洞吞噬，這兩個過程同時進行。隨這一過程的不斷重覆，更多的氣體發生冷卻和凝結，更多的恆星形成，而與此同時星系中央的大質量黑洞也變得更加龐大。

但在几乎所有發展成熟的星系中，也就是那些橢圓星系的內部，氣體卻不再繼續發生冷卻凝結的過程。馬利吉指出：“如果氣體保持高溫，它就無法凝結。”而當這一情況發生時就意味不再有新的恆星誕生了。

馬利吉，格雅拉和他們的同事們發現在橢圓星系內部存在一種“射電波段反饋機制”——也就是從大質量中央黑洞發出的速度接近光速的相對論性射電波段輻射粒子，在存在這種機制的橢圓星系中全都存在大量高溫氣體，而新生恆星則寥寥無幾。這一發現提供了一項關鍵性證據，證明所謂的“射電波段反饋機制”正是星系恆星形成的開關。

然而馬利吉也指出，到目前為止仍然不清楚為何成熟的橢圓星系中央黑洞會生這一機制。他：“這一現象背后的機制目前尚不清楚，仍然存在爭論。”

科馬蘇表示這項由約翰·霍普金斯大學領銜的研究，加上其他同樣在更加平常星系中探測到SZ信號的研究一起“對於星系形成的理論提出了新的挑戰，因為目前几乎沒有任何數據告訴我們在那些星系周圍究竟存在多少高溫氣體。”(晨風)