恒星在超大質量黑洞的強烈噴流之中形成

作者:一一奇聞 目錄:不解之迷  時間:2021-06-02 

    近日,科學家發現,恒星可以在超大質量黑洞的猛烈“狂風”中形成。據國外媒體報道,大多數星系中央都存在一個超大質量黑洞,那里密度極高,質量能達到太陽的數十億倍。

      研究者稱,這一發現將幫助我們理解星系演化的過程。

      恒星在超大質量黑洞的強烈噴流之中形成的過程,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。超大質量黑洞經常會拋射出大量物質,而這些物質組成了星系的核心。

  恒星可以在這種極端的環境中形成,通過甚大望遠鏡的觀測首次得到了確認。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,這兩個星系距離地球約6億光年——合在一起被稱為IRAS F23128-5919——正在進行中的碰撞情況。      

  研究團隊發現了源自超大質量黑洞的巨大物質噴流,在這兩個星系中位于南部的星系中心處。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、動蕩的星系中心輸出的巨大能量驅動的。

科學家發現,恒星可以在超大質量黑洞的猛烈“狂風”中形成。圖中是這一場景的藝術想象圖。科學家發現,恒星可以在超大質量黑洞的猛烈“狂風”中形成。圖中是這一場景的藝術想象圖。

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

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

 一開始研究團隊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致的分析,進而確定這些光線的來源。

 年輕恒星的輻射會導致氣體云以特殊的方式發光, 以往研究發現。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蕩。

據估計,該星系中心的超大質量黑洞的質量至少是太陽的1億倍。據估計,該星系中心的超大質量黑洞的質量至少是太陽的1億倍。

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

  這些恒星的運動方向和速度,天文學家還得到了確定。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:“形成于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,但對于那些形成于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信息。該發現也許還能幫助天文學家確定星系間的太空為何富含重元素,一些特定的星系如何保持形狀,該發現甚至還可以解釋神秘的宇宙紅外背景輻射為什么上升。

快速旋轉的超大質量黑洞(藝術想象圖),周圍是由于黑洞潮汐力而被分解的恒星殘余物質。快速旋轉的超大質量黑洞(藝術想象圖),周圍是由于黑洞潮汐力而被分解的恒星殘余物質。

  對未來的研究充滿期待,麥歐利諾教授說道:“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)雜志上。

  超大質量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質量黑洞運行。

  不過,超大質量黑洞的形成依舊是個謎。天文學家認為,它們可能形成于一團巨大的氣體云,其質量可達太陽的10萬倍以上,塌縮之后形成了黑洞。這些黑洞“種子”中有許多不斷融合,形成了更大的超大質量黑洞。還有一種可能是,超大質量黑洞來源于一顆巨大的恒星——質量大約是太陽的100倍。在這顆恒星燃料用盡并塌縮之后,最終形成了超大質量黑洞。

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