超大质量黑洞或与寄主星系之间并无联系? 周一·最新发现 |周二·牧夫专栏模拟

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模拟图:电离气体(绿色)并不影响其所在星系的恒星形成

Credits:ESO/NAOJ/NRAO

几十年来，天体物理学家一直对超大质量黑洞(SMBHs)及其与寄主星系之间的关系感到困惑。自上世纪70年代以来，人们已经了解到大多数大型星系的中心都有一个超大质量黑洞，它们周围环绕着气体和尘埃环，这些黑洞的存在，导致了大质量星系的活动星系核的产生。

然而，最近由一个国际研究小组在研究这种关系时得出的一个惊人的结论，在利用ALMA毫米波/亚毫米波阵列望远镜观察一个活跃星系的中心是否有强烈的电离气体流出时，研究小组得出的结果表明，超大质量黑洞与其寄主星系之间没有关系。

这项研究的标题是“WISE1029+0501在红外波段未发现强烈的分子气体外流迹象”，最近出现在《天体物理学杂志》上。该研究由台湾中央研究院天文与天体物理研究所的鸟羽佳树领导，包括来自日本的爱媛大学、工学院大学和日本国立天文台、高等研究院(SOKENDAI)和约翰·霍普金斯大学的成员。

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来自斯隆数字巡天(左)和WISE(右)的中红外图像

超大质量黑洞如何影响星系演化的问题仍然困扰着现代天文学。在天体物理学家中，这是一个已知的结论，即超大质量黑洞对星系的形成和演化有重要影响。根据这一公认的概念，超大质量黑洞对星系中的分子气体有显著的影响，也对恒星形成有深远的影响。

基本上，这个理论认为更大的星系会积聚更多的气体，从而产生更多的恒星和更大的中央黑洞。还有一种反馈机制，在这种机制中，不断增长的黑洞会使自身产生更多的物质。这导致它们以辐射和粒子喷流的形式释放出巨大的能量，据信这些能量可以抑制附近的恒星形成。

然而，当红外(IR)观测星系(DOG)- WISE1029+0501时，佳树和他的同事得到的结果与这个观点相矛盾。在使用 ALMA的数据进行详细分析后，研究小组发现，从WISE1029+0501中没有明显的分子气体流出的迹象。他们还发现星系中的恒星形成活动既不会更强烈，也不会被抑制。

这表明，在WISE1029+0501的超大质量黑洞中，强烈的电离气体流出对周围的分子气体或恒星形成没有明显的影响。正如鸟羽佳树博士所解释的那样:

“由于寄主星系和超大质量黑洞的共同演化更加令人费解，我们下一步会研究更多这类星系的数据，这对于理解星系和超大质量黑洞形成和演化的全貌至关重要。”

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ALMA观测到的WISE1029中一氧化碳(左)和冷尘埃(右)的排放图

Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Toba et al.

这与传统观点背道而驰，而且在最近的研究中也显示出中央黑洞质量与它们所在的星系之间的紧密联系，这种相关性表明，超大质量黑洞和它们的寄主星系在过去的138亿年中共同演化，并随着它们的生长而紧密地相互作用。

在这方面，最新的研究只是加深了超大质量黑洞与星系之间的关系之谜。正如爱媛大学教授、这项研究的合著者纳高(Tohru Nagao)所指出的那样:

天文学家不了解星系中超大质量黑洞和恒星形成之间的真实关系。因此，包括我们在内的许多天文学家都渴望观测到核流出与恒星形成活动之间相互作用的真实场景，以揭示共同进化的奥秘。

研究小组选择WISE1029+0501作为他们的研究对象，因为天文学家认为该星系中央存在一个超大质量黑洞。特别的是，WISE1029+0501是一个极端的例子，在星系中，其流出气体由于超大质量黑洞的强烈辐射而被电离。因此，研究人员一直非常积极地观测这个星系的分子气体发生了什么变化。

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艺术模拟图:星系中央的黑洞风

Credit: ESA

ALMA的高灵敏度使得这项研究成为可能，在研究星系中分子气体和恒星形成活动的特性方面，这种高灵敏度作用非常大。事实上，近年来已经有很多研究都是通过ALMA来研究遥远星系的气体性质和超大质量黑洞。

虽然这项研究的结果与广泛存在的关于星系演化的理论相矛盾，但佳树和他的同事们对这项研究可能揭示的东西感到兴奋，可能来自超大质量黑洞的辐射并不总是影响其寄主星系的分子气体和恒星形成。

“对天文学来说，这种共同进化是至关重要的，”佳树说。“通过收集这类星系的统计数据，并继续利用ALMA进行更多的后续观测，我们希望可以揭示真相。”

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作者:Matt Williams

翻译:临安

编排:临安

『天文湿刻』牧夫出品

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卡西尼号探测器在土星大气层中坠毁的地点

viaNASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

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