黑洞做不到

天文学家已经发现,如果一个巨大的黑洞不干预星系团的生命,将会发生什么。他们使用NASA的钱德拉X射线天文台和其他望远镜显示,被动黑洞行为可能解释了遥远星系团中恒星形成的巨大洪流。

星系团包含数以百计的星系,这些星系被热的,发出X射线的气体弥漫,其质量超过所有星系的总质量。由星团中央星系中一个超大质量黑洞推动的物质喷射通常会阻止这种热气体冷却而形成大量恒星。这种加热允许超大质量黑洞影响或控制其宿主簇的活动和进化。

但是,如果黑洞停止活动,会发生什么?位于距地球99亿光年的星系集群SpARCS104922.6 + 564032.5(简称SpARCS1049)正提供一个答案。

根据美国宇航局哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的观察,天文学家先前发现,在SpARCS1049中,恒星以每年约900个新太阳的质量异常高的速度形成。这比银河系形成恒星的速度快300倍。 (按照SpARCS1049中看到的速度,银河系中的所有恒星都可以在1亿年内形成,与我们银河系超过100亿年的年龄相比,这是很短的时间。)

主持这项研究的加拿大蒙特利尔大学的朱莉·赫拉瓦切克-拉罗多(Julie Hlavacek-Larrondo)说:“这使我想起了旧的表达,即当猫离开时,老鼠就会嬉戏。” “这里的猫或黑洞很安静,老鼠或星星很忙。”

距SpARCS1049中心约80,000光年远的地方发生了这种愤怒的恒星形成,位于星团任何一个星系之外的区域。天文学家一直在问:是什么原因导致了这种巨大的恒星诞生周期?

答案可能来自新的Chandra数据,揭示了SpARCS1049中热气的行为。在大多数星团中,气体的温度约为6500万度。但是,在恒星形成的位置,气体比平均密度高,并且已冷却至仅约1000万度的温度。这种较冷的气体的存在表明,其他未被发现的储气库已经冷却到甚至更低的温度,从而能够形成大量的恒星。

蒙特利尔大学的合著者卡特·瑞亚说:“没有黑洞主动向周围环境注入能量,气体就可以冷却到足以使恒星形成这种令人印象深刻的速度。” “这种黑洞的关闭可能是恒星在早期宇宙中形成的关键方法。”

尽管有许多例子表明黑洞向周围环境注入的能量可以使恒星形成的速度降低数十万或数千倍以上,但这些星团通常距离地球只有几亿光年,而且比SpARCS1049。

对于SpARCS1049,天文学家看不到任何迹象表明中央星系中的超大质量黑洞正在积极吸引物质。例如,没有证据表明物质射流从射电波长的黑洞吹走,或者从银河系中部发出X射线源,表明物质朝着黑洞落下时被加热。

麦吉尔的合著者特雷西·韦伯说:“许多天文学家认为,如果没有黑洞的干预,恒星的形成将失控。”麦吉尔的特蕾西·韦伯(Tracy Webb)于2015年与美国宇航局的斯必泽太空望远镜首次发现了SpARCS1049。 “现在我们有观察证据证明这确实发生了。”

黑洞为什么这么安静?观察到的最稠密气体与中央星系之间的位置差异可能是原因。这意味着该星系中心的超大质量黑洞正在挨饿。用于黑洞的燃料源的损失可防止爆炸,并使气体不受阻碍地冷却,最稠密的气体冷却最快。这种偏移的一种解释是,两个较小的星系团在过去的某个时刻相撞而形成了SpARCS1049,从而将最密集的气体从中央星系移开。

描述这些结果的论文发表在《天体物理学杂志快报》上。