黑洞噴流會影響星系中的恆星形成

2021-02-25 原理

大約1.6億年前，帶電粒子(電子/質子)進入黑洞，被磁場線捕獲，並高速的向外噴射。這樣的一束粒子流被稱為噴流，噴流會穿過整個星系，跨度大約3000光年。噴流會穿過一個氣體盤，在某個位置會驅使強風的形成，並與星際雲發生碰撞。歐洲南方天文臺甚大望遠鏡觀測數據顯示，這種強風會持續超過50萬年。


IC5063星系的噴流，左邊星系中的電離原子氣體，藍色為射電輻射，右邊顯示了噴流引起的快風，紫色區域顯示了 > 10%的發射線來自強風中的氣體。（© National and Kapodistrian University of Athens）

一項新的研究表明黑洞的噴流會驅散和加熱星際間的大量氣體，從而影響星系中的恆星形成。這項結果是基於阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA)對鄰近星系IC5063的觀測結果得出的。這項研究結合了之前對IC5063星系發生的噴流驅使產生的多股強風的觀測數據。強風與星系中心超大質量黑洞密切相關。

觀看黑洞噴流是如何驅使IC5063星系中的快風形成的：

分析ALMA觀測數據的目的在於判斷強風中的氣體跟其它氣體雲中的氣體是否具有不同的性質。基於這一目的，他們的目標是觀測來自密集星際雲中的一氧化碳（CO）的發射譜線。密集星際雲是誕生恆星的搖籃，其中氣體的溫度一般約為10開爾文。

研究發現分子氣體會受到黑洞噴流的影響被加熱，溫度會達到30開爾文至100開爾文。這個結果會導致恆星的形成受到阻礙，因為氣體的熱運動和湍動會延遲引力坍縮（恆星是由於氣體的引力坍縮形成的）。由於噴流會將密集星際雲中的氣體移除，並把氣體驅散到強風中，因此會進一步延遲引力坍縮的發生。在強風中的分子氣體的質量會達到太陽質量的200萬倍。


（© National and Kapodistrian University of Athens）

由於噴流儲存能量，相比其它星際雲中的氣體，強風中的氣體要更多的處於高激發態。這個結果鼓勵天文學家繼續在這一領域進行探索，因為它指出了對遙遠星系中的分子風的探測要比之前認為的更簡單，我們只要觀測處於高激發態的一氧化碳發射譜線即可。

查看《星系的誕生、演化與滅亡》和《聽說，銀河系中心有一顆超大質量黑洞》了解更多關於星系和黑洞的信息。

參考文獻：

【1】K. M. Dasyra et al. ALMA reveals optically thin, highly excited CO gasin the jet-driven winds of the galaxy IC 5063, Astronomy & Astrophysics (2016). DOI: 10.1051/0004-6361/201629689 , On Arxiv: https://arxiv.org/abs/1609.03421

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