韦伯太空望远镜发现超大质量黑洞会耗尽宿主星系中恒星形成所需的资源

天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜证实，超大质量黑洞会使其宿主星系失去形成新恒星所需的燃料。

由剑桥大学共同领导的国际研究小组利用韦伯望远镜观测了宇宙大爆炸后大约20亿年的早期宇宙中一个与银河系差不多大小的星系。和大多数大型星系一样，它的中心也有一个超大质量黑洞。不过，这个星系基本上已经"死亡"：它大部分时间都不再形成新的恒星。

天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜证实，超大质量黑洞会使其宿主星系失去形成新恒星所需的燃料。图片来源：Francesco D'Eugenio

共同第一作者、剑桥大学卡弗利宇宙学研究所的弗朗切斯科-达尤金尼奥博士说："根据先前的观测，我们知道这个星系处于'淬火'状态：考虑到它的大小，它没有形成很多恒星，我们预计黑洞和恒星形成的结束之间存在联系。然而，在韦伯之前，我们还无法对这个星系进行足够详细的研究来证实这种联系，我们也不知道这种状态是暂时的还是永久的。"

这个星系的正式名称是GS-10578，但绰号"巴勃罗星系"是以决定对其进行详细观测的同事的名字命名的。在宇宙的早期，这个星系的质量非常大：它的总质量大约是我们太阳质量的2000亿倍，大部分恒星形成于125亿年到115亿年之间。

"在早期宇宙中，大多数星系都在形成大量恒星，因此在这个时期看到如此巨大的死亡星系是非常有趣的，"合著者、同样来自卡弗利宇宙学研究所的罗伯托-马约利诺教授说。"如果它有足够的时间达到如此巨大的体积，那么停止恒星形成的任何过程都可能发生得相对较快。"

研究人员利用韦伯望远镜探测到，这个星系正在以每秒约1000公里的速度排出大量气体，其速度之快足以摆脱星系的引力。这些快速移动的风被黑洞"推出"了星系。

和其他有吸积黑洞的星系一样，"巴勃罗星系"也有快速外流的热气体风，但这些气体云很脆弱，质量很小。韦伯望远镜探测到了一种新的风成分，这是以前的望远镜无法看到的。这种气体更冷，这意味着它的密度更大，而且最关键的是，它不会发出任何光。韦伯望远镜具有超强的灵敏度，可以看到这些暗气体云，因为它们阻挡了来自其背后星系的部分光线。

从星系中喷出的气体质量大于星系不断形成新恒星所需的质量。实质上，黑洞正在把星系饿死。今天（9 月 16 日），《自然-天文学》杂志报道了这一结果。

"我们找到了罪魁祸首，"D'Eugenio说。"黑洞正在杀死这个星系，使它处于休眠状态，因为它切断了星系形成新恒星所需的'食物'来源。"

虽然早期的理论模型已经预测到黑洞对星系有这种影响，但在韦伯之前，人们还无法直接探测到这种影响。

早期的模型预测，恒星形成的结束会对星系产生剧烈的湍流效应，在此过程中会破坏星系的形状。但这个圆盘状星系中的恒星仍在有序地运动，这表明情况并非总是如此。

"我们知道黑洞对星系有巨大的影响，也许黑洞阻止恒星形成是很常见的现象，但在韦伯之前，我们无法直接证实这一点，"马约利诺说。"就我们研究早期宇宙及其演化过程的能力而言，这是韦伯望远镜的又一次巨大飞跃。"

阿塔卡马大型毫米波-亚毫米波阵列（ALMA）的新观测以银河系中最冷、最暗的气体成分为目标，将告诉我们更多关于这个星系中是否还隐藏着恒星形成的燃料以及恒星形成的燃料在哪里，以及银河系周围区域的超大质量黑洞有什么影响。

编译自/ScitechDaily