為什么有些星系如此小，但卻有著超巨大的黑洞？

2019-09-15 20:46 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

宇宙中幾乎每個星系中心都有一個黑洞，包括我們的銀河系，事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝了一張室女座星系內(nèi)部的照片，距離為5500萬光年。星系中心黑洞的質(zhì)量和星系宿主本身性質(zhì)之間有一種非常特殊的關(guān)系。

例如，星系越大，黑洞越大。但在這一普遍趨勢中也有一些奇怪的例外，研究這些奇怪現(xiàn)象的天文學(xué)家，可能揭示出黑洞和星系演化之間的關(guān)鍵聯(lián)系。

如果你想知道哪個先出現(xiàn)，星系還是黑洞？答案是：目前不知道。在遙遠(yuǎn)的過去的某個時刻（大約135億年前，當(dāng)恒星開始形成時）星系和巨大的黑洞似乎相對同時形成。但是，無論是巨大黑洞開始在仍然年輕的星系中發(fā)芽，還是星系圍繞著新生的黑洞合并，一種緊密的關(guān)系很快就建立起來了。天文學(xué)家認(rèn)為，在巨大黑洞和星系之間存在著定期的“通訊”和相互作用。星系越大，物質(zhì)就越多，而物質(zhì)越多，就有越多的燃料來滿足黑洞不斷張開的大口。

但當(dāng)黑洞進(jìn)食時，變得活躍；當(dāng)氣體落入事件視界時，會以強烈的能量旋轉(zhuǎn)。其中一些氣體會升溫，釋放出強大的輻射，并從附近逃逸。在其他情況下，這些氣體可以繞著黑洞的外邊緣旋轉(zhuǎn)，而不會掉進(jìn)去，形成長長的噴流，向周圍的介質(zhì)延伸數(shù)千光年。你可以想象，這是大量的能量被傾倒到黑洞附近，這些能量加熱了周圍的氣體，而現(xiàn)在熱氣體幾乎沒有下沉到中心的傾向，在那里它可能有與黑洞相遇的風(fēng)險。

隨著氣體安全地遠(yuǎn)離，黑洞就無法進(jìn)食，因此其大小趨于穩(wěn)定。但是，如果星系能夠變得更大，那么就能把更多的氣體壓向中心，壓倒任何疑慮，給黑洞提供一頓新大餐，同時適時地伴隨著一段新的反饋插曲，阻止黑洞的持續(xù)增長失去控制。因此，除了那些沒有黑洞的，隨著星系的成長，黑洞也同步成長。小星系最終形成小黑洞，大星系最終形成大黑洞。一些星系擁有非常大的黑洞，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了預(yù)期。如果黑洞所在的星系沒有足夠的物質(zhì)來形成黑洞，這些黑洞是如何變得如此之大的呢？

根據(jù)一項新的研究顯示，答案可能來自一種被稱為藍(lán)塊的特殊星系。沒錯，藍(lán)塊，這是一種星系。藍(lán)塊星系只在非常遙遠(yuǎn)的地方被發(fā)現(xiàn)，這意味著它們是年輕得多宇宙的一個特征，并沒有一直存在到今天。正如名字所暗示的，是藍(lán)色的，很小。它們是相對較小的星系，恒星形成的速度特別快。由于它們瘋狂地形成恒星，這些星系往往比一般星系形成更大、更亮的藍(lán)色恒星，這就賦予了它們同名的顏色。

這些星系之所以能夠以如此驚人的速度形成恒星，是因為盡管它們的體積很大，但是由附近氣體流提供能量，這些氣體流將物質(zhì)泵入體積較小的星系，從而加快了恒星的形成速度。但這么早就大量涌入原材料是有代價的，在所有的活動中，一個巨大黑洞在中心形成，比你在如此年輕星系中想象的要大得多。這個黑洞吞噬了整個藍(lán)塊星系，阻止了恒星的進(jìn)一步形成。因為這個星系太小了，反饋不僅影響到核心，還影響到整個星系，從本質(zhì)上說，它在太年輕的時候就停止了星系的生長。

因此，早期誕生的恒星使藍(lán)塊星系變得漂亮和藍(lán)色，最終死亡，只留下古老的、小的、暗淡的紅星，幾乎沒有新的活動，把這個星系變成了我們親切地稱為“紅塊”的東西。由于早期爆發(fā)的活動，它有著一個特別大的中央黑洞。這真的是這些奇怪星系和大黑洞背后的故事嗎？現(xiàn)在只有少數(shù)這樣極端的例子，因此沒有進(jìn)一步的數(shù)據(jù)很難得出堅定的結(jié)論。然而，這個研究是引人注目的，它可能為正在進(jìn)行星系黑洞之間的故事提供線索。