幾乎所有星系中心都有超大質(zhì)量黑洞，它們是空間中密度超乎想象的致密區(qū)域，任何東西（即使是光）都無(wú)法逃脫。當(dāng)這樣一個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)數(shù)百萬(wàn)倍或數(shù)十億倍的黑洞吞噬物質(zhì)時(shí)，它被一個(gè)旋轉(zhuǎn)的氣體圓盤包圍著。

當(dāng)這個(gè)圓盤中的氣體落向黑洞時(shí)，它會(huì)釋放出巨大能量。這種能量創(chuàng)造了一個(gè)明亮而強(qiáng)大的星系核心，稱為類星體，它的光可以大大超過(guò)其宿主星系。天文學(xué)家普遍認(rèn)為，類星體的能量是限制大質(zhì)量星系增長(zhǎng)的原因。

在未來(lái)詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射后不久，科學(xué)家們計(jì)劃在一個(gè)名為Q3D的計(jì)劃中，研究精心挑選的三個(gè)類星體對(duì)其宿主星系的影響。與其宿主星系相比，超大質(zhì)量黑洞非常小，相對(duì)于整個(gè)月球的大小，它相當(dāng)于一便士。盡管如此，超大質(zhì)量黑洞對(duì)它們居住的星系有著巨大影響。海德堡大學(xué)研究小組負(fù)責(zé)人、Q3D首席研究員多米尼卡·懷勒扎萊克(Dominika Wylezalek)表示：

在物理上非常小的物體上，超大質(zhì)量黑洞似乎對(duì)星系的演化，并最終影響宇宙面貌產(chǎn)生了巨大的影響。20年前，科學(xué)家們假設(shè)類星體在限制星系增長(zhǎng)方面起著關(guān)鍵作用，但具體的觀測(cè)證據(jù)出人意料地難以獲得?？茖W(xué)家們認(rèn)為，類星體狂風(fēng)每年釋放出相當(dāng)于數(shù)百個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)。當(dāng)類星體風(fēng)席卷銀河系的圓盤時(shí)，原本會(huì)形成新恒星的物質(zhì)被猛烈地從銀河系帶走，導(dǎo)致恒星的誕生停止。

三個(gè)類星體及其宿主星系

但是，觀測(cè)類星體在其宿主星系上的影響和覆蓋范圍仍然是現(xiàn)代天體物理學(xué)中一個(gè)尚未解決的重大問(wèn)題，韋伯望遠(yuǎn)鏡或?qū)⒖梢愿淖冞@一點(diǎn)。除了超高靈敏度、分辨率和紅外視覺外，韋伯的能力還包括獨(dú)特的三維成像光譜學(xué)。這種特殊的觀測(cè)技術(shù)使研究小組能夠獲得視野中每一個(gè)像素的詳細(xì)光測(cè)量結(jié)果，它將許多波長(zhǎng)稍有不同的圖像拼接在一起。

這使得科學(xué)家可以在空間上繪制星系內(nèi)的氣體運(yùn)動(dòng)圖，這項(xiàng)技術(shù)將使科學(xué)家能夠探測(cè)附近和遙遠(yuǎn)星系中的恒星、氣體和塵埃，從而徹底改變對(duì)超大質(zhì)量黑洞與其宿主星系之間關(guān)系的理解。馬里蘭大學(xué)帕克分校天文學(xué)教授、聯(lián)合首席研究員西爾萬(wàn)·維勒克斯(Sylvain Veilleux)解釋說(shuō)：成像光譜學(xué)對(duì)我們來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)檫@些遙遠(yuǎn)類星體中的風(fēng)不一定是對(duì)稱。因此需要每個(gè)位置的光譜來(lái)確定它們的幾何形狀，并能夠從這些風(fēng)以及它們對(duì)宿主星系的影響中提取重要信息。

Q3D研究團(tuán)隊(duì)將研究三個(gè)明亮的類星體，以測(cè)量在超大質(zhì)量黑洞上吸積物質(zhì)所產(chǎn)生的活動(dòng)，以及宿主星系是如何受到這種活動(dòng)的影響。研究團(tuán)隊(duì)選擇這三個(gè)類星體是出于科學(xué)原因，但也是為了測(cè)試和評(píng)估韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的能力。這些類星體離地球跨越非常大距離，從相對(duì)較近到非常遙遠(yuǎn)。在它們各自的距離上，也是最亮的類星體之一，并且已知有物質(zhì)流出。強(qiáng)大的類星體外流似乎阻止了星系氣體形成新的恒星和生長(zhǎng)銀河系。

科學(xué)家們認(rèn)為，這種類星體與星系的聯(lián)系對(duì)于決定星系如何從早期宇宙演的至關(guān)重要。這對(duì)比銀河系大幾倍的星系尤其重要，因?yàn)轭愋求w宿主通常是質(zhì)量更大的星系。與周圍的物質(zhì)相比，類星體非常明亮，因此研究人員正在開發(fā)特殊的軟件工具，使他們能夠研究這些現(xiàn)象。當(dāng)類星體在20世紀(jì)50年代被發(fā)現(xiàn)時(shí)，它們是明亮的射電源，看起來(lái)就像照相底片上的恒星，所以它們被稱為“準(zhǔn)恒星射電源”。

博科園｜研究/來(lái)自：美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

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