星系和星系中央黑洞之間到底是什麼關係?新發現讓人懵圈

2021-02-15 星空天文

星系中央黑洞會影響星系？答案並不那麼簡單。

超大質量黑洞在成長的過程中會產生大量外流氣體。天文學家一直認為這些外流物質會對其宿主星系產生顯著影響。ESA

WISE1029的一氧化碳發射線（左）和低溫塵埃發射線（右），表明它們沒有受星系中央黑洞外流物質的擾動。ESO / ALMA

幾乎每一個大星系中央都有一個質量巨大無比的黑洞。這樣的黑洞被稱為超大質量黑洞。天文學家一直以來都相信，它們和星系的演化有著千絲萬縷的聯繫，尤其是它們的質量，和它們所在星系的某些特點之間有關聯。

然而世事難料，最近的一個發現讓人有點懵圈。以臺灣中研院天文及天體物理研究所鳥羽儀樹（Yoshiki Toba）為首的一些天文學家觀測了一組以紅外發射線為主要特徵的星系。這類星系的中央黑洞周圍存在大量遮光塵埃，因此在紅外波段上特別明亮。一直以來天文學家相信，這些星系的中央黑洞都在持續地長大，所以從它們的周圍，會源源不斷地產生外流物質。

現有理論認為，來自黑洞周圍的外流物質能夠激活或終止星系相鄰區域的造星過程。恆星想要從星雲中誕生，星雲必須受外力的擾動；外力的幹擾，同樣也可能打斷星雲內的造星過程。

但天文學家發現，在一個編號為WISE1029的星系內，鄰近的一氧化碳氣體並沒有受到黑洞外流電離氣體的影響。一氧化碳氣體是造星的重要原料，因此這種關聯性的缺失是反常的。

WISE1029之所以受到關注，是因為它中央黑洞周圍電離氣體的外流活動極端旺盛，因此理論上星系盤面內的一氧化碳氣體受到的影響會特別明顯。但是觀測結果顯示，黑洞外流物質沒有影響到分子雲，星系的造星能力也沒有因此發生絲毫改變。

這是一個非常奇怪的現象。人們曾無數次地觀測到黑洞的外流物質，卻是第一次發現這些物質和星系中分子雲的變化無關。

天文學家對此的解釋是，來自黑洞周圍的外流物質和星系演化之間的關係並非只有一種。一種可能的情形是，外流物質是以直角射入星系盤面分子雲的，從而使二者難以發生相互作用。斯隆數位化巡天（SDSS）結果也表明，從黑洞周圍外流的離子氣體前進方向正好對著地球。因此它們之間若想發生相互作用，可能需要彼此之間的位置關係能夠恰到好處。

我們也許可以從這個故事裡明白這樣一個道理，即看問題不可簡單化。許多事物之間在理論上或許相關，但實際情況要複雜得多。而要想取得理想的結果，也不能想當然。

左圖是WISE1029的斯隆數位化巡天可見光影像，右圖是它在廣域紅外巡天望遠鏡（WISE）中的紅外影像（經過放大）。WISE1029在可見光波段上很暗，但在紅外波段上很亮。光譜分析表明，WISE1029中央黑洞周圍產生的強大離子氣體流前進的方向正好對著地球。SDSS / NASA

你還可以看

小秘密背後的大真相

天文學家發現了一顆極不尋常的超新星

一道由無數小世界拼裝起來的宏偉景觀 

星空天文系頭條號籤約作者

看宇宙，望星空，就來「星球奇境」宇宙特展（杭州站）。點擊「閱讀原文」了解一下？

相關焦點

  • 新的重大發現:數據顯示,黑洞與宿主星系之間有著驚人的密切關係
    這是從半人馬座A星系活躍的星系核中噴射出來的噴流。圖解：半人馬座A星系黑洞的高速粒子流噴發一項新的研究揭示了星系與它們中心的巨大黑洞相互作用的方式。天文學家認為，每個星系的中心都有一個密度極高的區域，稱為超大質量黑洞。
  • 2020科維理天體物理學獎:星系中央的黑洞限制了星系的規模
    任何東西（包括光）一旦落入黑洞的事件視界，都無法逃脫。我們所處的銀河系是一個美麗的圓盤，直徑約16萬光年。宇宙中有很多像銀河系這樣的星系，它們的中心通常都藏匿著一個超大質量黑洞。超大質量黑洞比恆星坍縮形成的恆星級黑洞大很多，質量可以達到數十億倍太陽質量。超大質量黑洞的影響力很大，很多科學家認為它們可以影響整個星系，甚至影響星系與星系之間的宇宙空間。
  • 星系和暗物質之間有什麼關係?普朗克衛星揭曉了答案
    ）的光度與它們所在更大暗物質「光暈」質量之間的聯繫。這一結果對於我們理解星系如何在宇宙歷史中演化是一個重要的確認。宇宙中大多數星系的核心都有超大/大質量黑洞，其質量是太陽質量的數百萬到數十億倍。這些宇宙怪物中大多數都是「休眠」的，在它們附近幾乎沒有或幾乎沒有活動，但大約有1%被歸類為「活躍」，它們以非常快的速度從周圍環境中吸收物質。
  • 絮狀螺旋星系,超大質量黑洞,二者有何關係?
    當然，沒有人確切知道到底有多少星系。NGC 4237是一個距離地球6000萬光年的星系，位於后髮座，是由著名的天文學家威廉·赫歇爾發現的。 NGC 4237是一個螺旋星系，雖然乍一看很難分辨。它實際上是一種特殊類型的螺旋星系，被稱為絮狀螺旋星系。你不慶幸你查了那個詞嗎？「絮狀」大概是形容它蓬鬆。
  • 星系退行速度的大小和星系距離之間的關係
    「哈勃定律」——星系的紅移和距離之間的關係「哈勃」是一位時代的巨人，他在天文學裡面佔據了舉足輕重的地位，因為他首先確認了「河外星系」的存在，開創了星系天文學這個新的方向，更重要的哈勃還發現了星系的紅移和距離之間的關係，這個關係稱為「哈勃定律」，在天文學研究裡面，很少以一個人的名字來命名某一個定律的
  • 「宇宙陷阱」仙女座星系發現黑洞集群/圖
    仙女座大星系是銀河系的近鄰，科學家已經在該星系中發現了26個很可能是新黑洞的神秘天體，這意味仙女座大星系中隱藏著更多的;宇宙陷阱;。黑洞是一類擁有強大引力的天體，幾乎不會發出可見光，只有當物質落入黑洞中時，會形成強大的X射線噴流，大多數星系中央都擁有超大質量黑洞，它們就如同星系的;馬達;，通過強大的引力場控制著整個星系，並以一定的速度旋轉。
  • 超大質量黑洞:星系的締造者?
    如果這個想法是正確的，它就將會顛覆已有的星系形成理論。它也會驚人地對改變我們自己的起源。如果沒有超大質量黑洞產生的噴流催生出銀河系，也許人類就不會出現在這個宇宙中。不過天文學家們並不打算就此重寫宇宙的歷史。他們關注的是超大質量黑洞和星系之間的聯繫，這也是縈繞在星系形成上的一個關鍵問題。
  • 恐怖的黑洞 最大黑洞 到底星系造就了黑洞,還是黑洞造就了星系
    黑洞一直以來就是一個很神秘的東西，及看不見、也不可能觸摸到，但科學家一直認為它是確實存在的。而且幾乎每一個星系中間都有一個黑洞，就像我們的銀心黑洞一樣。2019年8月，科學家在距離地球約7億光年的鯨魚座發現了一個相當於太陽質量400億倍的超大黑洞，它就是霍姆伯格15A星系中心黑洞。
  • 恐怖的黑洞 最大黑洞 到底星系造就了黑洞，還是黑洞造就了星系
    黑洞一直以來就是一個很神秘的東西，及看不見、也不可能觸摸到，但科學家一直認為它是確實存在的。而且幾乎每一個星系中間都有一個黑洞，就像我們的銀心黑洞一樣。>2019年8月，科學家在距離地球約7億光年的鯨魚座發現了一個相當於太陽質量400億倍的超大黑洞，它就是霍姆伯格15A星系中心黑洞。
  • 星系的紅移和距離之間的關係
    「哈勃定律」——星系的紅移和距離之間的關係「哈勃」是一位時代的巨人，他在天文學裡面佔據了舉足輕重的地位，因為他首先確認了「河外星系」的存在，開創了星系天文學這個新的方向，更重要的哈勃還發現了星系的紅移和距離之間的關係，這個關係稱為「哈勃定律」，在天文學研究裡面，很少以一個人的名字來命名某一個定律的
  • 仙女座星系發現26個疑似黑洞
    近日，在銀河系的近鄰——仙女座星系，X射線觀測結果顯示，這裡的黑洞數量是已知數量的3倍多。仙女座距地球250萬光年，宛如一個巨大的漩渦，是本星系群成員星系中最大的一個。銀河系在大小上位列第二，已發現50個黑洞。在6月20日出版的《天體物理學》雜誌上，天文學家報告了他們在仙女座星系新發現的26個疑似黑洞。儘管這些黑洞本身不具有輻射，但那些環繞著恆星被加熱到極端高溫的物質在旋轉著進入黑洞時，會發出X射線。
  • 三大相鄰黑洞被發現，星系形成理論又添新知
    策劃&撰寫：Lynn德國天文學家發表最新研究稱，他們首次在名為「NGC 6240」的星系中央發現了3個超大質量黑洞。研究人員表示，這一發現為理解宇宙中最大星系如何形成提供了新思路。科學家認為，宇宙中大多數大星系（擁有數千億顆恆星的星系）中央都有一個超大質量黑洞，這些黑洞的質量為太陽質量的數億倍，但由於「外形」獨特，NGC 6240有點與眾不同。該星系距地球約3億光年，星系中的黑洞彼此相鄰。
  • 仙女座星系發現26個疑似黑洞(圖)
    仙女座星系發現26個疑似黑洞 　　近日，在銀河系的近鄰——仙女座星系，X射線觀測結果顯示，這裡的黑洞數量是已知數量的3倍多。 　　仙女座距地球250萬光年，宛如一個巨大的漩渦，是本星系群成員星系中最大的一個。銀河系在大小上位列第二，已發現50個黑洞。 　　在6月20日出版的《天體物理學期刊》(ApJ)上，天文學家報告了他們在仙女座星系新發現的26個疑似黑洞。儘管這些黑洞本身不具有輻射，但那些環繞著恆星被加熱到極端高溫的物質在旋轉著進入黑洞時，會發出X射線。
  • 在59億光年外，鳳凰星系團中心：發現氣體冷卻和黑洞噴流共存
    important}天文學家探測到位於鳳凰星系團中心的星系中有一個黑洞噴出熱氣射流，該星系團位於59億光年外的鳳凰座，這對於理解星系團中的星系、氣體和黑洞的共同演化是一個重要的發現星系在空間中並不是隨機分布的，通過相互引力，星系聚集在一起形成被稱為星系團的集合，星系之間的空間並不完全是空的。整個星系團都有非常稀薄的氣體，可以通過X射線觀測探測到。
  • 銀河系中央不是「黑洞」麼?為何這裡又是星系中,最耀眼的地方?
    銀河系中央不是「黑洞」麼？為何這裡又是星系中，最耀眼的地方？相信許多愛好天文知識的朋友，一定都對銀河系的「照片」有一定的印象：銀河系是一個巨大的棒旋星系，其中有幾條巨大的旋臂，構成了一個扁平的「銀盤」。
  • 為什麼有些星系如此小，但卻有著超巨大的黑洞？
    宇宙中幾乎每個星系中心都有一個黑洞，包括我們的銀河系，事件視界望遠鏡拍攝了一張室女座星系內部的照片，距離為5500萬光年。星系中心黑洞的質量和星系宿主本身性質之間有一種非常特殊的關係。例如，星系越大，黑洞越大。但在這一普遍趨勢中也有一些奇怪的例外，研究這些奇怪現象的天文學家，可能揭示出黑洞和星系演化之間的關鍵聯繫。
  • 新恆星河和發現新生星系
    大家好，歡迎收看我的百家號時間把夢塗黑啊，今天小編要給大家的介紹的是新恆星河和發現新生星系。又窄又暗的新恆星河美國加州理工大學發現一條新恆星河既窄又暗。根據加州理工大學新發布的新聞簡報,天文學家在離地球7600光年處發現了一條窄的恆星河流,它以至少45°角橫過北方天空,形成一個巨型弧跨越在銀河系的圓盤上。組成恆星流的恆星由於太暗淡還不能為人類的肉眼所看到。該恆星流從北鬥七星碗的南部開始,以近乎直線延伸到明亮的牧夫座大角星東部大約12°。它是從一個名為NGC5466的大約5萬個恆星團所發出,向NGC5466之前和向後同時延伸兩條雙螺旋星雲很有序。
  • 黑洞的事件視界裡發生了什麼,它的生長與星系的演化有何關聯?
    儘管科學家們至今也無法實現對黑洞進行直接觀測，但這並妨礙它成為我們最感興趣的宇宙存在體之一。通過觀察其吸積盤周圍所散發出的熱量和輻射發現，在絕大多數星系的中心，都隱藏著一個我們看不到的超大質量黑洞，並且，它們本身的質量也存在著較大的差距。比如，科學家們通過星系GSN 069中心的強大X射線爆發，意外發現了其中超大質量黑洞吞噬物質的特殊規律。
  • 在59億光年外,鳳凰星系團的中心:發現氣體冷卻和黑洞噴流共存!
    天文學家探測到位於鳳凰星系團中心的星系中有一個黑洞噴出熱氣射流，該星系團位於59億光年外的鳳凰座，這對於理解星系團中的星系、氣體和黑洞的共同演化是一個重要的發現。星系在空間中並不是隨機分布的，通過相互引力，星系聚集在一起形成被稱為星系團的集合，星系之間的空間並不完全是空的。
  • 天文學家發現超怪物級黑洞，一手掌控6個星系
    天文學家發現宇宙大爆炸後不久，6個星系就落入超大質量黑洞的宇宙重力網，對此天體的研究可能有助於解釋這些神秘怪物黑洞的發展過程。宇宙歷史早期出現的黑洞，被認為是由第一批恆星坍縮形成，但天文學家對它們如何膨脹成更巨大的怪物感到困惑。