詹姆斯韦伯太空望远镜发现黑洞能挤恒星形成变形

(2025-01-03 10:08:17)

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杂谈

詹姆斯韦伯太空望远镜发现黑洞能挤恒星形成变形

By Tereza Pultarova

published 13 hours ago

Black Holes

“蜘蛛网原星团是一个详细调查黑洞和恒星形成之间关系的理想实验室” 。

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用詹姆斯韦伯太空望远镜，一个国际天文学家团队已经在蜘蛛网原星系团中发现了新的星系。 (Image credit: ESA/Webb, NASA & CSA, H. Dannerbauer)

美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜发现了超大质量黑洞压制成熟星系中恒星形成的证据。

团队用詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外相机分析了 19 个是蜘蛛网原星系团部分的星系，蜘蛛网原星系团是宇宙中被最好研究的星系群之一，它位于距离地球约 110 亿光年远。

他们发现了在它们中心出现有超大质量黑洞的星系以一个比那些没有这种黑洞的星系远更慢的速度产生恒星。这些发现可能帮助填补在我们的星系演化理解中的长期空白。

日本早稻田大学天文学副教授、该研究的主要作者岛川（Rhythm Shimakawa ）告诉太空网站， “我们成功获得了高分辨率氢线的重新结合的映射，这表明了恒星形成的活动，我们发现了当与那些没有活跃超大质量黑洞的星系相比时有活跃超大质量黑洞的大质量星系展示无恒星形成的迹象” 。

当巨大的冷氢气云在它们的引力的重量下坍塌时恒星形成。随着在坍塌云内部物质密度的增加，它的温度飙升。这最终触发核聚变带恒星到生命。

这个过程造成氢原子的电离，一种会发射一种特定类型的在被詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外相机等复杂仪器获得的光谱中是可见的辐射的机制。

研究人员比较了 8 个有活跃超大质量黑洞的星系和 11 个有更较小黑洞的星系。(Image credit: Shimakawa et al.)

科学家们长期以来已经观测到星系越老它出现来产生恒星越少。最初专家认为恒星形成减慢只是因为星系用尽了它们的冷氢气。然而观测已经揭示了一些年轻到 10 亿岁的星系（我们的银河系有 136 亿岁老）已经显示一个恒星形成倦怠的迹象。这对允许这些星系通过恒星形成耗尽氢气是一个太短的时间。

因此，一些天文学家已经提出随着星系通过与其他星系合并生长在它们中心的黑洞也生长，达到数百万个太阳的质量。（一个太阳质量等于我们太阳的一个质量）。随黑洞生长，它们来从星系中吸出气体的能力增加。黑洞的质量越大，天体使物质螺旋旋出它的事件地平线的速度就越快，达到每秒数万英里的速度。其中一些黑洞以相对论喷射形式突出一些吸积气体进入星系间空间，进一步剥离星系的承载恒星的介质。詹姆斯韦伯太空望远镜的蜘蛛网原星系团的由于它对我们出现距离很远就像它在大爆炸后不到 30 亿年的观测支持这一理论。

岛川说，“蜘蛛网原星系团是从来发现的第一个古老的星系团并已经被各种研究小组研究了二十多年，在[蜘蛛网超星系团中]有许多大质量星系宿主超大质量黑洞，这使它成为一个详细调查黑洞和恒星形成之间关系的理想实验室” 。

在大型椭圆星系中恒星的形成通常几乎不存在，这代表星系演化中的最后阶段。与像银河系一样螺旋星系不同，有它们的分明的蜿蜒旋臂结构椭圆星系是相当无形状的。科学家们认为这些巨大的恒星积累发生于年轻星系之间的撞击。这些星系碰撞的力会已经抹掉那些前身星系的整齐结构把椭圆星系变成混沌的区域，在那里恒星在随机方向中环绕。这些撞击来也已经合并母星系的中心黑洞，在随后的每次碰撞中产生一个质量更大的黑洞。因此位于椭圆星系中心的超大质量黑洞是已知质量最大的黑洞。

随物质朝向这样一个超大质量黑洞螺旋，它发射强大的能被其他轨道天文台如美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台观察到的X 射线。通过将钱德拉的观测与詹姆斯韦伯太空望远镜的氢电离测量比较，研究人员发现了有最贪婪黑洞的星系显示最低的恒星形成速率。