​黑洞的咆哮:他是如何扼杀了宇宙中最古老的星系

葫芦科普 2024-02-01 23:38:12
黑洞是宇宙中最神秘和最强大的天体之一,它们的存在和行为一直吸引着人类的探索和想象。黑洞的质量和密度如此之大,以至于它们可以吞噬一切物质,甚至连光也无法逃脱它们的引力。黑洞的边界被称为事件视界,一旦物质跨越了这个边界,就再也无法返回。黑洞的内部是什么样子的,目前还是一个谜。

黑洞有不同的类型和大小,从小到只有几公斤的微型黑洞,到大到数千万倍太阳质量的超大质量黑洞。超大质量黑洞是宇宙中最强大的黑洞,它们通常位于星系的中心,控制着星系的运动和演化。超大质量黑洞的形成和成长过程还不完全清楚,但有一种可能的机制是,它们通过吞噬周围的气体、尘埃、恒星和其他黑洞而不断增加质量。

当黑洞吞噬物质时,会产生巨大的能量和辐射,使黑洞周围形成一个明亮的盘状结构,称为吸积盘。吸积盘的温度和亮度非常高,有时甚至超过了黑洞所在的星系。这样的黑洞被称为活动星系核(AGN),它们是宇宙中最亮的持续光源之一。AGN的辐射不仅可以被观测到,还可以对周围的物质产生影响,例如推动气体的流动,或者阻碍恒星的形成。

恒星是宇宙中最常见的天体,它们是由气体和尘埃在引力的作用下聚集和压缩而形成的。恒星的形成需要足够的密度和温度,以使核聚变反应开始并持续进行。恒星的形成是宇宙中最重要的过程之一,因为它们不仅可以发出光和热,还可以产生各种元素,为宇宙的多样性和复杂性提供了基础。恒星的形成和演化受到多种因素的影响,其中之一就是AGN的活动。

AGN除了发出强烈的光线之外,还会以极高的速度向外喷射出两束物质,称为喷流。喷流的速度可以接近光速,它们可以穿越数千光年的距离,与周围的气体和星系相互作用。喷流的作用力可以将气体从星系中推走,或者使气体加热和扩散,从而降低气体的密度和温度。这样,气体就无法形成恒星,或者只能形成少量的恒星。因此,AGN的喷流可以有效地扼杀恒星的形成,影响星系的结构和演化。

天文学家有史以来第一次发现,在宇宙诞生之初,一个古老的超大质量黑洞就扼杀了一个星系的恒星形成。这一惊人的宇宙景象发生在宇宙大爆炸后仅仅 9 亿年,它证实了理论预测,即极度发光的黑洞(被称为类星体)会通过喷出高速的气体洪流来扼杀恒星的形成。

这些由氧和氢结合而成的分子气体激流是恒星形成的主要燃料。但是,类星体喷射出的气体流速过快,无法被成长中的恒星消耗掉,因此类星体会抑制恒星在该区域形成的能力。研究人员于2月1日在《天体物理学报》上发表了他们的发现。

"理论研究表明,分子气体外流从早期就在星系的形成和演化过程中发挥着重要作用,因为它们可以调节恒星的形成,"该研究的主要作者、日本北海道大学天体物理学助理教授德拉甘-萨拉克在一份声明中说。“类星体是能量特别高的来源,因此我们预计它们可能会产生强大的外流。”

这项研究的对象是一个名为J2054-0005的类星体,它是一个位于距离地球约90亿光年的超大质量黑洞,它的质量约为太阳的10亿倍。这个类星体在宇宙大爆炸后大约10亿年被观测到,也就是说,我们看到的是它在宇宙年轻时的样子。这个类星体的亮度是太阳的1000亿倍,它是宇宙中最亮的类星体之一。

为了研究这个类星体如何影响恒星的形成并塑造早期星系的形状,天文学家将位于智利的阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)望远镜的射电波探测眼瞄准了它。ALMA是一组由66个天线组成的射电望远镜,它可以观测宇宙中的冷气体和尘埃,揭示宇宙的诸多奥秘。

使用ALMA,天文学家发现了类星体周围的分子气体外流,这些气体主要由氧和氢组成,以每小时约60万公里的速度向外喷射。这些气体的总质量约为太阳的1000万倍,它们的温度高达数千摄氏度。这些气体的存在表明,类星体正在将周围的物质从星系中驱逐出去,阻止了恒星的形成。

"流出的分子(OH)气体是在吸收中被发现的,"Salak 说。"这意味着我们观测到的微波辐射并非直接来自OH分子;相反,我们观测到的辐射来自明亮的类星体–吸收意味着OH分子碰巧吸收了类星体的部分辐射。因此,这就像是通过观察气体在光源前投下的’影子’来揭示气体的存在"。

这项发现是对宇宙早期历史的重要见证,它显示了黑洞和星系之间的复杂相互作用,以及它们对宇宙的演化的影响。这也是对ALMA的强大能力的展示,它可以探测到遥远的宇宙现象,为我们揭开宇宙的奥秘。

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  • 2024-02-02 08:13

    無底🕳️就是,填不🈵

葫芦科普

简介:来自星星的小胖子