「冷類星體」揭秘星系消亡過程(圖)

研究：「冷類星體」揭秘星系消亡過程（圖片來源：Adobe stock）

一個編號為CQ 4479的星系、雖然仍在形成大量新的恆星，它的中心還有一個活躍的超大質量黑洞，但是，這個黑洞將使恆星形成的趨勢在幾億年內停止。這研究報告，是在年初美國天文學會年上提出的。

科學家正在嘗試理解星系消亡的過程。研究這個星系和其它類似的星系將幫助天文學家準確的弄清楚這種恆星形成是如何停止的。

美國堪薩斯大學勞倫斯分校(University of Kansas in Lawrence)的天體物理學家艾莉森．柯克帕特里克(Allison Kirkpatrick)說：「星系到底如何死亡是一個懸而未決的問題。」「這可以使我們對這一過程有很多瞭解。」

天文學家認為，星系通常開始時會大量製造新星。恆星由星系冷氣體形成，這些氣體在自身的引力作用下收縮，並點燃其中心的熱核融合。

超大質量黑洞

但是在某些時候，某些東西會破壞形成恆星的燃料，並將這些燃料送到星系核心的超大質量黑洞。黑洞吞噬一些氣體，並將周圍氣體加熱到很高溫度。

這種正在吞噬氣體的活躍的黑洞甚至可以從數十億光年的距離下，被稱為類星體。高溫氣體的輻射將多餘的能量泵入星系的其餘部分，吹走或加熱剩餘的星系氣體。因此恆星形成所需要的星系冷氣體越來越少，最後恆星形成過程將完全停止。

這個觀點與天文學家通常在宇宙中看到的星系類型相符：「藍色和新的」恆星形成星系，以及「紅色和死的」休眠星系。

但是，在檢查來自大型巡天觀測項目的數據時，柯克帕特里克及其同事注意到了另一種類型的星系。

冷類星體

研究團隊發現了大約十二個星系，這些星系發出活躍的黑洞特徵的高能X射線，但同時在低能紅外光中發光。這表明星系中仍存在冷氣體。研究團隊在去年9月1日的《天體物理學雜誌》上發表的一篇論文中稱這些星系是一種新的類型，叫做「冷類星體」。

來自堪薩斯大學的合作者之一凱文．庫克(Kevin Cooke)表示：「當看到黑洞正在積極吸收物質時，就可以預料恆星形成已經關閉。」「但是，冷類星體則處在一個臨界時期，也就是中心黑洞吸收星系氣體的過程剛剛開始。」

為了更詳細的研究單個冷類星體，研究團隊使用了同溫層紅外線天文臺(SOFIA)。SOFIA於2019年9月觀測了CQ 4479，這是一個距離我們大約52.5億光年的冷類星體。

觀測表明，CQ 4479的質量約為太陽質量的200億倍，並且每年增加約95個太陽質量的新恆星。與銀河系相比，銀河系每年形成的新恆星質量大約只有兩到三個太陽質量。

CQ 4479的中心黑洞是太陽質量的2400萬倍，並且以每年約0.3太陽質量增長。柯克帕特里克說，就恆星和黑洞佔總質量的百分比而言，它們的增長速度相同。

這種同步演化與星系如何消亡的理論背道而馳。「一般認為應該先產生大量新恆星，然後再增加黑洞質量，」柯克帕特里克說。「而這個星系表明黑洞和恆星形成確實有共同演化的時期。」

研究團隊估計，在五億年中，該星系將擁有1000億個太陽質量的恆星，但其黑洞將變得安靜。這是因為所有恆星形成需要的星系冷氣體都將被加熱或吹走。