為什麼很多星系中心都有凸起？原來又是超大質量黑洞從中作祟！

2020-10-18 博科園

文章來自：博科園官網（www.bokeyuan.net）

天文學家利用Califa積分場光譜(IFS)觀測數據和先進的建模工具，獲得了關於銀河系等螺旋星系中心球面成分(凸起)的重要結果，為理解星系演化提供了新線索，其研究成果發表在《天體物理學》期刊上。它花了幾年時間和大量計算能力來分析一個樣本中的大約50萬個光譜，這個樣本涵蓋了所有非相互作用螺旋星系的形態類型。

研究小組首次測量了從中心到外圍凸起中恆星的年齡變化，並確定了這種年齡差異與其他星系屬性的關係，如活動星系核(AGN)的存在和星系中恆星的總質量。這項研究顯示，質量最大的螺旋星系中心恆星群比凸起邊緣的恆星年齡更大，而在低質量星系中，情況正好相反，最年輕的恆星聚集在凸起中心，年齡較大的恆星在外圍。這一結果與研究團隊之前的一項研究一致，研究團隊已經找到了形成螺旋星系統一場景的有力證據。

與之前的假設相反，低質量和高質量螺旋星系的形成方式相同，儘管高質量星系比低質量星系更早、更快地經歷相同的形成階段。這些測量可以用來估計活動星系核對凸起(因此也就是星系)演化的影響。凸起質量與為活動星系核提供動力的超大質量黑洞質量緊密相關，這一事實表明星系的增長和超大質量黑洞之間存在密切的物理聯繫。因此，要理解超大質量黑洞是如何在再電離時代誕生的，以及它們是如何影響星系演化的，了解凸起的形成和演化必不可少。

研究的主要作者、西班牙航空航天研究所研究員Iris Breda說：人們可以從本研究中學到很多重要的知識經驗，其中最重要的一個是，大質量螺旋星系所承載的凸起，不可能像人們通常認為的那樣，在快速而猛烈的恆星形成過程中形成。相反，這些結果支持這樣一個假設，即這些凸起是在20到40億年內逐漸形成的。與之前的研究結果一起，新研究支持了這樣的假設：即質量最小的星系現在正活躍地在其凸起的最中心形成恆星，目前類似於縮小的星體。

活動星系核從冷氣體中抽走了凸起的物質，因此「關閉」了恆星的形成，首先是在它的中心部分，隨著時間推移，在它的外圍也是如此。當從凸起的中心移動到外圍時，這一現象導致恆星群體的平均年齡下降。利用這一事實，研究人員發明了一種方法來估計活動星系核驅動由內向外的恆星形成猝滅平均速度。推斷相對較低的速度(1-2公裡/秒)，意味著活動星系核的活動增加不會導致氣體突然移走和整個凸起中恆星形成突然終止的災難性事件。

西班牙航空航天研究所的團隊，參與了諸如宇宙演化地圖(EMU)等射電測量，這為通過深度射電幹涉測量空前詳細地研究活動星系核與星系核中環境氣體的相互作用提供了理想條件。這使得他們能夠在凸起中尋找小規模的射電射流，這在之前的低解析度無線電幹涉觀測中沒有被探測到。研究活動星系核自再電離時代以來的活動，及其對星系演化的影響是西班牙航空航天研究所研究的主軸之一。裡斯本大學科學系的西班牙航空航天研究所協調員JoséAfonso說：

星系形成和演化的更詳細細節終於被探索出來了，將前所未有的觀測與革命性的計算工具和建模結合起來。這些技術很快就會進入下一個階段，因為我們將在歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡上安裝一臺新的、強大的光譜儀。然後，將能夠在宇宙星系演化的全盛時期，獲得數百萬星系的詳細觀測，當時宇宙的年齡還不到現在的一半。

博科園｜研究/來自：西班牙航空航天研究所

參考期刊《天體物理學》

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