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科學家首次發現超大品質黑洞噴流中恒星形成證據

新浪科技訊 北京時間4月6日消息, 據國外媒體報導大多數星系中央都存在一個超大品質黑洞, 那裡密度極高, 品質能達到太陽的數十億倍。 近日, 科學家發現, 恒星可以在超大品質黑洞的猛烈“狂風”中形成。 研究者稱, 這一發現將幫助我們理解星系演化的過程。

科學家利用歐洲南方天文臺(ESO)的甚大望遠鏡(Very Large Telescope, VLT)進行觀測, 揭示了恒星在超大品質黑洞的強烈噴流之中形成的過程。 超大品質黑洞時常會拋射出大量物質, 而這些物質組成了星系的核心。

甚大望遠鏡的觀測首次確認了恒星可以在這種極端的環境中形成。

利用甚大望遠鏡上的多目標光譜探測儀(MUSE)和X-shooter儀器, 來自歐洲的天文學家團隊研究了兩個星系——合在一起被稱為IRAS F23128-5919——正在進行中的碰撞情況。 這兩個星系距離地球約6億光年。

研究團隊在這兩個星系中位於南部的星系中心處, 發現了源自超大品質黑洞的巨大物質噴流。 他們首次獲得了恒星正在這些噴流中形成的清晰證據。 如此大規模的噴流是由活躍、動盪的星系中心輸出的巨大能量驅動的。

科學家發現, 恒星可以在超大品質黑洞的猛烈“狂風”中形成。 圖中是這一場景的藝術想像圖。

以往的研究表明, 超大品質黑洞會吞噬太過靠近其中心的宇宙物質。 在吞噬物質時, 超大品質黑洞還會加熱周圍的氣體, 以猛烈、密集的“狂風”形式拋射出來。

“天文學家曾經認為, 這些噴流中的物質或許適合恒星形成, 但沒有人真的觀測到它真的發生, 因為這是非常困難的觀測, ”劍橋大學的羅伯托·麥歐利諾(Roberto Maiolino)教授說, “我們的結果令人振奮, 因為這明確顯示了恒星正在這些噴流的內部形成。

研究團隊一開始是直接研究噴流內部的恒星, 以及這些恒星周圍的氣體。 利用多目標光譜探測儀和X-shooter儀器, 他們可以對發射出來的光線進行非常細緻的分析, 進而確定這些光線的來源。

以往研究發現, 年輕恒星的輻射會導致氣體雲以特殊的方式發光。 X-shooter儀器具有極高的靈敏度, 可以使研究團隊排除導致這種光亮的其他可能原因, 包括星系活躍核心處的氣體震盪。

據估計, 該星系中心的超大品質黑洞的品質至少是太陽的1億倍。

接著, 研究人員在超大品質黑洞的噴流中發現了多個幼年恒星。 據估計, 這些恒星的年齡在幾千萬年以下。 初步的分析顯示, 它們比其他在不那麼極端的環境中形成的恒星溫度更高, 而且更加明亮。

天文學家還確定了這些恒星的運動方向和速度。 該區域大部分恒星的光線顯示, 它們正在以極高的速度遠離星系中心。 劍橋大學天文學研究所的海倫·拉塞爾(Helen Russell)博士說:“形成於星系中心附近噴流中的恒星, 其速度可能會減慢,

甚至開始往回走, 但對於那些形成於遠離噴流區域的恒星, 它們的減速較少, 甚至可能整個從星系脫離出去。 ”

研究人員表示, 此次發現將為解開一些天體物理學謎題提供新的資訊。 該發現或許還能幫助天文學家確定一些特定的星系如何保持形狀, 以及星系間的太空為何富含重元素。 該發現甚至還可能解釋神秘的宇宙紅外背景輻射為什麼上升。

快速旋轉的超大品質黑洞(藝術想像圖),周圍是由於黑洞潮汐力而被分解的恒星殘餘物質。

麥歐利諾教授對未來的研究充滿期待,他說:“如果恒星的形成正如一些理論預測的,真的在大多數星系的噴流之中發生,那這就將為我們理解星系演化提供全新的情境。”他們的研究結果發表在近期的《自然》(Nature)雜誌上。

超大品質黑洞是星系內重要的引力源,能使塵埃和氣體懸浮在黑洞周圍。科學家認為,星系中的恒星正是在這種強大引力的作用下圍繞超大品質黑洞運行。

不過,超大品質黑洞的形成依然是一個謎。天文學家認為,它們可能形成於一團巨大的氣體雲,其品質可達太陽的10萬倍以上,塌縮之後形成了黑洞。這些黑洞“種子”中有許多不斷融合,形成了更大的超大品質黑洞。還有一種可能是,超大品質黑洞來源於一顆巨大的恒星——品質大約是太陽的100倍。在這顆恒星燃料用盡並塌縮之後,最終形成了超大品質黑洞。(任天)

快速旋轉的超大品質黑洞(藝術想像圖),周圍是由於黑洞潮汐力而被分解的恒星殘餘物質。

麥歐利諾教授對未來的研究充滿期待,他說:“如果恒星的形成正如一些理論預測的,真的在大多數星系的噴流之中發生,那這就將為我們理解星系演化提供全新的情境。”他們的研究結果發表在近期的《自然》(Nature)雜誌上。

超大品質黑洞是星系內重要的引力源,能使塵埃和氣體懸浮在黑洞周圍。科學家認為,星系中的恒星正是在這種強大引力的作用下圍繞超大品質黑洞運行。

不過,超大品質黑洞的形成依然是一個謎。天文學家認為,它們可能形成於一團巨大的氣體雲,其品質可達太陽的10萬倍以上,塌縮之後形成了黑洞。這些黑洞“種子”中有許多不斷融合,形成了更大的超大品質黑洞。還有一種可能是,超大品質黑洞來源於一顆巨大的恒星——品質大約是太陽的100倍。在這顆恒星燃料用盡並塌縮之後,最終形成了超大品質黑洞。(任天)

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