星爆星系如何漸漸走向寂滅?類星體或給出答案

2021-01-20 騰訊太空

回溯到120億年前，在宇宙誕生之初，許多大質量的星系孕育了數十億顆現已寂滅的恆星。這些如今死寂一片的區域，被稱為多塵星爆星系，它們是如何淪為星系死區的，這一直是個不解之謎。在《天體物理學雜誌》刊登的一篇新研究論文中，愛荷華大學的天文學家給出了線索。他們認為，類星體（一種潛伏在星繫心髒的強大能量源）可能要為這些多塵星爆星系不再誕生恆星負責。


這項研究的結果合理地解釋了星系如何從恆星製造者變成宇宙墳墓，以及科學家知之甚少的各種現象（例如藏匿於所有星系中心的類星體和超大質量黑洞的衍生與幻化）。


科學家在四個仍在孕育恆星的多塵星爆星系內部發現了類星體，以此作為觀測對象，得出觀測成果。研究論文第一作者、愛荷華大學物理學和天文學系助理教授傅海（音譯）表示：「在宇宙的演變史上，這些類星體可能在多塵星爆星系泯滅的過程中扮演了重要角色。這是因為類星體擁有足夠的能量，足夠將氣體驅逐出星系，而氣體是形成恆星的燃料。因此，類星體提供了一個解釋星爆和消光橢圓星系之間轉變的可能性的機制。」

藝術概念圖，展示了一顆類星體的心臟地帶。


傅海表示，多塵星爆星系內之所以很難探測到類星體的存在，是因為劇烈的恆星形成過程導致的塵土攪動吸收或遮擋了它們的光線。「也許，每一個多塵星爆星系都存在一顆類星體，只是我們無法觀測到。」


2016年3月，傅海和他的小組藉助阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列（以下簡稱ALMA）發現了類星體。ALMA座落於智利北部，高出海平面1.6萬英尺（約合4875米），該陣列獲得包括美國國家科學基金會在內的國際合作夥伴的資金支持。這是他們第一次使用ALMA射電望遠鏡陣列。2013年，ALMA全面投入使用。在其它望遠鏡的幫助下，研究小組從紫外線到遠紅外線，對類星體進行了多波長測繪。根據觀測結果，他們證實這些類星體與ALMA發現的類星體一模一樣。


這些類星體本應被遮蔽，為何又被觀測到了呢？研究人員提出了一種理論來解答這一疑問——他們認為，類星體從每個星系的中心「深洞」向外「窺視」。這裡的「深洞」是一個碎片較少的空間，允許光線逃離。相比之下，其它區域的光線則被密度大的介質遮蔽。


不過，這些星系的具體外形仍為未解，因為它們所在區域放射的光線距今120億年，當時的宇宙年齡只有現在的大約七分之一。即便是ALMA，也無法提供這些宇宙區域的清晰圖像。研究小組認為這些星系可能呈甜甜圈形，其朝向剛剛好能讓我們可以觀測到它們的深洞，進而發現其中類星體的存在。愛荷華大學大四學生雅各布·伊斯貝爾表示：「這種幾何排列非常罕見——深洞剛好與我們的視線成一條直線。」伊斯貝爾主修物理學和天文學，是這篇研究論文的第二作者。


科學家認為，多塵星爆星系的絕大多數類星體無法被觀測到，是因為它們的朝向將自己隱藏起來。發現4個存在類星體的多塵星爆星系並不是一個隨機事件，這意味著宇宙中還有更多類星體存在。


來源：https://phys.org/news/

責編：鍾狼將 陳田

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