最新證明:黑洞驅動的類星體,能夠撕裂星際空間,阻止恆星形成!

2020-11-26 騰訊網

利用哈勃太空望遠鏡的獨特能力，由維吉尼亞理工大學Nahum Arav領導的天文學家團隊，發現了宇宙中有史以來最高能量的射流。這些射流出來自類星體，撕裂星際空間，類似於地球上的海嘯，對類星體所在的星系造成了嚴重破壞。類星體是遙遠星系中明亮而緻密的核心，類星體亮度可以達到宿主星系（通常由數億顆恆星組成）的1000倍。

維吉尼亞理工大學理工學院物理系教授Nahum Arav說：中心引擎是超大質量黑洞，充斥著不斷湧入的塵埃、氣體和恆星。類星體是黑洞吞噬物質時產生的，因此會發出強烈的輻射，在來自黑洞熾熱輻射壓力的推動下，衝擊性爆炸將物質從星系系中心噴出，加速到光速的幾個百分點。這些外流對於理解星系的形成至關重要，它們每年推動數百個太陽質量的物質。

這些流出物質攜帶的機械能比整個星系的光度高出數百倍，其研究發現發表在《天體物理學》期刊上。Nahum Arav的研究團隊包括來自維吉尼亞理工大學的博士後研究員蒂莫西·米勒(Timothy Miller)和博士生徐新峰，以及馬裡蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的傑拉德·克裡斯(Gerard Kriss)和瑞秋·普萊莎(Rachel Plesha)。

類星體風在星系的圓盤上擴散，猛烈地席捲著原本會形成新恆星的物質。根據這項研究，輻射推動氣體和塵埃的距離比科學家之前認為的要遠得多，造成了整個星系系的事件。當這場宇宙海嘯猛烈撞擊星際物質時，它的溫度飆升到數十億度，物質主要在X射線中發光，但也廣泛地覆蓋了整個光譜，任何目擊這一事件的人都會看到一場奇妙的煙花表演。首先會受到X射線和伽馬射線的大量輻射，然後會滲透到可見光和紅外光中。

觀察者會看到一場巨大的燈光秀，就像星系裡的聖誕樹一樣。星系演化的數值模擬表明，這樣的外流可以解釋一些重要的宇宙學難題，比如為什麼天文學家在宇宙中觀測到的大型星系如此之少，為什麼星系的質量與其中心黑洞質量之間存在關係。這項研究表明，強大的類星體外流在早期宇宙中應該很普遍。哥倫比亞大學和普林斯頓大學的著名宇宙學家耶利米·P·奧斯特萊克(Jeremiah P.Ostriker)說：

幾十年來，理論家和觀察者都知道，有一些物理過程會阻止大質量星系的恆星形成，但這個過程的性質一直是個謎。把觀測到的流出數據放入模擬中，可以解決星系演化中這些懸而未決的問題。除了測量迄今觀測到能量最高的類星體外，研究小組還發現另一種流出速度比其他任何一種都要快，在三年的時間裡，從每小時近4300萬英裡增加到大約4600萬英裡。科學家們相信，隨著時間的推移，它的加速度將繼續增加。

數據中有如此之多的發現，讓研究人員感覺自己就像是糖果店裡的孩子。天文學家通過觀察發光氣體發出光的光譜「指紋」，能夠計算出氣體被類星體風加速的驚人速度。哈勃紫外數據表明，由於氣體在空間中的快速運動，這些吸收特徵在光譜中發生了移動。這是由於都卜勒效應，物體的運動會壓縮或伸展光的波長，這取決於它是靠近還是遠離我們。美國宇航局表示：只有哈勃太空望遠鏡具有超高的紫外線敏感度，可以獲得這一發現的必要觀測。

博科園｜研究/來自：Virginia Tech

參考期刊《天體物理學》

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    眾所周知，類星體是宇宙中最明亮的星系。當它們的超大質量黑洞貪婪地吞噬巨大吸積盤上的物質時，類星體會在太空中噴射出大量的輻射。更厲害的是，天文學家發現，類星體放射出的射線在其周圍的星系中傳播時，就像海嘯一樣，將物質以接近百分之幾光速的速度向外推。
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