跨星系的類星體海嘯

天文學家們利用NASA哈勃太空望遠鏡的獨特功能發現了宇宙中有史以來最活躍的類星體外流。這種外流起源於類星體，就像海嘯一樣橫穿星際空間，對類星體所在的星系造成了嚴重破壞。

類星體，天文學名詞，是類似恆星天體的簡稱，又稱為似星體、魁霎或類星射電源，與脈衝星、微波背景輻射和星際有機分子一道並稱為20世紀60年代天文學「四大發現」。長期以來，它一直是天文學家們難題榜單上的常客。

類星體的起源來自於黑洞。當黑洞吞噬物質時，熾熱的氣體將黑洞包圍並發出強烈的輻射，從而形成類星體。由黑洞附近激起的輻射壓力驅動的外流將物質推離星系的中心，這些物質會被加速到驚人的速度，甚至能達到光速的百分之幾。

維吉尼亞州布萊克斯堡的維吉尼亞理工學院的首席研究員納胡姆·阿拉夫解釋說：「這種自然現象裹挾的機械能應該屬於自然界之最了，在一千萬年的生命周期中，這些流出物所產生的能量是伽馬射線爆發的一百萬倍。這些外流每年都在推動數百個太陽質量的物質。這些流出物攜帶的機械能比整個銀河系的光度高數百倍。」

這是一個以活躍類星體為中心的遙遠星系的圖示

類星體外流如掃雪機一般掃過星系。於是，一些原本會形成新恆星的物質被從星系中清除出去，導致恆星誕生的過程停止下來。龐大的能量將氣體和塵埃推到比科學家以前認為的要遠得多的地方，產生了如銀河般寬廣的場景。

當這場宇宙海嘯猛烈撞擊星際物質時，海嘯前部的溫度飆升至數十億度，物質在大量的X射線中劇烈發出光譜範圍極廣的光，在人類視角中，這種現象宏大而輝煌。「首先，物質將在X射線和伽瑪射線中獲得大量輻射能量，然後能量會滲透進可見光和紅外光中，」 Arav說。「我們可以看到巨大的燈光秀，就像整個銀河系中的聖誕樹一樣。」

銀河系演化的數值模擬表明，這種外流可以解釋一些重要的宇宙學難題，例如為什麼天文學家能觀察到的大型星系這麼少，為什麼銀河系質量與其中心黑洞質量之間存在聯繫。這項研究表明，這種強大的類星體外流應該在早期宇宙中普遍存在。

「幾十年以來，理論家和觀測者都知道，有一些物理現象會阻止大型星系中恆星的形成，但是這種過程的本質一直是個謎。將觀測到的流出物納入我們的模擬可以解決銀河系進化中的這些突出問題。」紐約哥倫比亞大學和新澤西州普林斯頓大學的著名宇宙學家耶利米·奧斯特裡克（Jeremiah P. Ostriker）解釋說。

天文學家研究了13個類星體的外流，他們通過觀測發光氣體的光譜「指紋」來記錄類外流加速的氣體的驚人速度。哈勃紫外線數據表明，由於氣體在空間中的快速運動，光吸收特徵峰產生了都卜勒頻移現象，在光譜中發生了位移。天文學家們將利用哈勃望遠鏡的紫外線觀測結果，持續觀察這一物理現象。

除了測量有史以來最活躍的類星體，該團隊還發現了另一個流出速度比其他都快的外流。在三年的時間內，它從每小時近4300萬英裡增加到每小時約4600萬英裡。科學家認為，隨著時間的流逝，它的加速度將繼續增加。

「哈勃望遠鏡的紫外線觀測使我們能夠追蹤類星體的全部能量輸出，從較冷的氣體到更大規模的高熱且高度電離的氣體，」馬裡蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的團隊成員Gerard Kriss補充說，「這些以前只有在更困難的X射線觀察中才能看到。如此強大的外流可能使人們對中央超大質量黑洞的生長與其整個宿主星系的發展之間的聯繫產生新的見解。」

該團隊還包括維吉尼亞理工大學的研究生Xinfeng Xu和博士後研究員Timothy Miller，以及太空望遠鏡科學研究所的Rachel Plesha，這項研究結果於2020年3月發表在一系列六篇論文中，作為《天體物理學雜誌增刊》的重點刊物。

文章來源：NASA

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