在所有星系中,银河系并不算活跃分子。每年,它会产生大约3到4颗太阳大小的新恒星,各个年龄的恒星散落在各个角落。
但还有一些星系相对安静——比如椭圆星系,它们的大多数恒星很久以前就停止形成了。在这些星系中,没有或很少有恒星的年龄小于某一特定年龄,这表明在某个时刻,大多数恒星的形成就突然停止,让整个星系慢慢消亡。
在这些死寂的、几乎没有生命特征的星系中,恒星的形成是如何停止的始终是一个谜,但天文学家认为,这与在每个星系中心发现的超大质量黑洞有关。现在,由日本高等研究院的伊藤圭领导的一个国际天文学家团队重新观察了早期的宇宙,以确定情况是否如此。
利用世界上最强大的望远镜,他们收集了多个波长的光的数据,以识别那些95亿到125亿年前的古老星系,比如那些在空间和时间上离我们更近的椭圆星系,对他们来说,恒星的形成正处于被扼杀的边缘。
第一步是利用光学和红外数据来识别正在形成恒星的星系和已经停止形成恒星的星系,第二步是使用X射线和射电数据来识别超大质量黑洞的活动。这就是天文学家认为恒星形成过程可能被抑制的机制。当超大质量黑洞活跃时,它会从周围空间吞噬大量的物质。这个过程混乱而激烈,产生了被称为“反馈”的东西。
我们都知道,黑洞的视界之外不可能出现任何东西,但它周围的空间则是另一回事。物质绕着黑洞旋转,就像水绕着排水管旋转一样。重力和摩擦产生强烈的辐射,在宇宙中燃烧。
另一种反馈形式是从黑洞的两极区域喷射出的射流。视界外的物质被认为沿着黑洞的外部磁场加速,从两极发射出强大、集中的等离子射流,以接近光速的速度传播。
最终,活跃的超大质量黑洞会产生强烈的风,吹向它们所在的星系。这三种形式的反馈——辐射、喷射流和风能够加热和冷却分子气体,而是形成恒星的必要条件。
在如此遥远的距离上,星系将很难观测。从我们现在的角度来看,它们非常小,非常微弱。因此,研究人员必须将星系“堆叠”在一起,以增强射电和X射线信号——这是数十亿年前活跃的超大质量黑洞的留下的痕迹。
研究小组发现了一种“过量”的X射线和无线电信号,这种信号太强了,以至于这无法解释星系中几乎没有恒星形成的现象。对这个信号最好的解释则是有一个活跃的超大质量黑洞。
研究人员总结说,这表明一个活跃的超大质量黑洞在这些神秘的、幽灵般的星系的突然死亡中扮演了重要角色,而未来的研究可能有助于揭示这一神秘过程的详细物理现象。
这项研究已发表在《天体物理学杂志》上。
(科幻世界 独家编译)
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