研究表明，當黑洞不再吞噬任何東西，這將是一件十分驚人的事情

簡介：黑洞不活躍，會發(fā)生什么？科學家發(fā)現(xiàn)了一個星系，其中心黑洞并不活躍，同時其周邊區(qū)域恒星形成速度非?？?，像是黑洞的不活躍導致周邊粒子得以冷卻為分子，形成恒星。

圖解：這幅畫是一位藝術家畫的天鵝座X-1黑洞。它是在一顆大恒星下沉時形成的。圖中，這個黑洞從它旁邊的藍色恒星中吸取物質。圖源：NASA

黑洞以其巨大而又無情的吞噬能力而聞名。這些質量致密的物體會吞噬周圍的物質，即使是光也無法逃脫強大的引力。

但當黑洞處于靜止狀態(tài)，讓物質在太空中漂浮時會發(fā)生什么呢。

天文學家最近觀測到一個相當被動的黑洞，它不影響遙遠星系團中的周圍環(huán)境。黑洞的不活動并沒有吞噬物質本身，而是讓周圍的恒星繁衍生息。

這一發(fā)現(xiàn)在本周發(fā)表在《天體物理學雜志快報》上的一份研究報告中有詳細說明。

圖解：錢德拉X射線天文臺瞥見了星系團中心的被動黑洞。圖源：NASA

天文學家利用美國宇航局的錢德拉X射線天文臺，以及哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡，觀測到了距離地球99億光年的星系團中的黑洞。

圖解：錢德拉望遠鏡在環(huán)繞地球的軌道上。圖源：NASA。

由于星系團異常的恒星形成活動，他們首先被吸引到星系團。這些恒星在被稱為SPARCS1049的星系團中以每年約900個新太陽的質量形成。這種恒星形成的速度比我們銀河系形成恒星的速度快300多倍。

圖解：這張圖片展示了藝術家對斯皮策太空望遠鏡的印象。背景是斯皮策拍攝的銀河系平面的紅外圖像。圖源：NASA。

支持這項新研究的天文學家團隊想知道SpARCS1049中新生恒星的來源，他們認為這可能與星系團的黑洞有關。

錢德拉的進一步觀察顯示，雖然星系團中大部分氣體的溫度約為6500萬度，但在距離SpARCS1049中心約8萬光年的地方，氣體的密度更高，溫度更低。這一區(qū)域是恒星形成的主要區(qū)域，因為恒星需要較冷的氣體才能誕生，使氣體變成分子，其原子可以結合在一起。

在大約1000萬攝氏度的低溫下，一些較冷的氣體表明其他未被發(fā)現(xiàn)的氣層已經(jīng)冷卻到更低的溫度，這將使所有這些恒星形成。

黑洞處于非活動狀態(tài)，不會加熱周圍氣體。因此，可以冷卻足夠多的氣體，并允許這些巨大的恒星使用。

這項研究的主要作者、加拿大蒙特利爾大學的研究人員朱莉·赫拉瓦切克·拉倫多在一份聲明中說：“這讓我想起了‘山中無老虎,猴子稱大王’這句老話。在這里，老虎或黑洞是安靜的，猴子或星星是非?；钴S的?！?/p>

長期以來，天文學家一直認為，如果不存在吞噬星系周圍物質的活躍黑洞，恒星形成率將達到歷史最高水平。在星系團SpARCS1049中所做的觀測首次證明了黑洞的這種理論行為，以及它們是如何影響周圍環(huán)境的。

蒙特利爾大學研究員、該研究報告的合著者卡特·瑞亞在一份聲明中說：“這種黑洞的關閉可能是早期宇宙中恒星形成的關鍵途徑?！?/p>

研究小組還認為，星系團中心缺乏稠密氣體正是阻止黑洞成為一個完整的活躍宇宙的原因野獸。那個黑洞缺乏燃料來源，這就阻止了爆發(fā)。

圖解：銀河系中心的特寫鏡頭，顯示了拱門星團（左上中）的新細節(jié)，以及銀河系的超大質量黑洞（亮點，右中）。圖源：NASA。

摘要：宇宙學模擬以及越來越多的觀測證據(jù)表明，超大質量黑洞在整個宇宙時間內(nèi)對恒星的形成起著根本性的調(diào)節(jié)作用。這一點在星系團的例子中得到了清楚的證明，在星系團中，來自中心黑洞的強大反饋阻止了熱的星系團內(nèi)氣體急劇冷卻，從而將預期的恒星形成速率降低了幾個數(shù)量級。然而，這些結論幾乎完全基于附近的星團。

基于新的錢德拉X射線觀測，我們提出了在高紅移星系團SpARCS104922.6+564032.5（z=1.709）中，在沒有超大質量黑洞反饋的情況下發(fā)生的大規(guī)模失控冷卻的第一個觀測證據(jù)。熾熱的星團內(nèi)氣體似乎正在推動恒星形成的大爆發(fā)（≈900~M⊙yr?1），這一爆發(fā)被來自中央星系的幾十個kpc所抵消。這次爆發(fā)與最冷的星系團內(nèi)氣體是同一空間的，但與星系團中的任何星系都沒有聯(lián)系。在不到一億年的時間里，這種失控的冷卻可以形成與銀河系相同數(shù)量的恒星。因此，星團內(nèi)恒星不僅是由潮汐剝離和星系團的分裂產(chǎn)生的，而且也可以由早期熱的星團內(nèi)氣體的失控冷卻產(chǎn)生。

總的來說，這些觀測結果顯示了當超大質量黑洞反饋不能在星團中運行時的巨大影響。他們指出，在超密度最高的星團和原星團中，失控冷卻可能是一種新的重要機制，為早期宇宙中恒星形成的大規(guī)模爆發(fā)提供燃料。

BY: inverse

FY: 武薇

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