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原作: Andres Gianopoulos
翻译: 张瀚之
校译：牧夫校对组
编排: 刘文慧
后台：库特莉亚芙卡 董腾晨 李子琦 徐玖坤 胡永葳
原文链接：
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-finds-a-black-hole-igniting-star-formation-in-a-dwarf-galaxy
黑洞经常被描绘成吞噬光的破坏性怪物，但在来自NASA哈勃太空望远镜的最新研究中，黑洞扮演了一个不那么邪恶的角色。矮星系Henize 2-10中心的一个黑洞正在创造恒星，而不是一口胡乱吞掉它们。这个黑洞显然对星系中正在发生的新恒星形成的火焰风暴起到了重要的帮助。这个矮星系距离我们3000万光年远，位于南方罗盘座。
十年前，这个小星系引发了天文学家们的争论: 矮星系中是否存在与较大星系中心的超级黑洞成比例的黑洞?新发现的Henize 2-10的大小只有我们银河系中发现的恒星数量的十分之一，有希望对解决超大质量黑洞的起源之谜发挥重要作用。
“十年前，作为一名研究生，我想把我的职业生涯花在研究恒星形成上，我看到了Henize 2-10的数据，一切都改变了，”艾米·莱因斯(Amy Reines)说。她在2011年发表了星系中存在黑洞的第一个证据，她是哈勃新观测结果的主要研究者，该发现发表在1月19日的《自然》杂志上。
致谢:美国宇航局、欧洲航天局、扎卡里·舒特(XGI)、艾米·莱因斯(XGI);图像处理:Alyssa Pagan (STScI)
“从一开始，我就知道Henize 2-10发生了一些不寻常，特别的事情，现在哈勃望远镜提供了一张非常清晰的图片，清楚的显示了黑洞和一个距离黑洞230光年的邻近恒星形成区域之间的联系，”莱因斯说。
这种连接是一种气体的流出，穿过空间，像脐带一样延伸到明亮的恒星孕育中心。当低速气流到达时，该地区已经形成了稠密的气体茧。哈勃望远镜分析的光谱显示，流出的气体以每小时100万英里的速度移动，撞击到稠密的气体中，就像花园中的水管撞击到一堆泥土并向外流散。新生的星团点缀着恒星流出扩散的路径，它们的年龄也是依靠哈勃计算出来的。
这与在更大的星系中所看到的效果相反，在大星系中，物质落向黑洞时会被周围的磁场迅速带走，形成炽热的等离子射流，以接近光速的速度移动。被喷流路径捕获的气体云将被加热，远远超过它们冷却并形成恒星的能力。但是在Henize 2-10中，质量较小的黑洞较为温和的流出，所以，气体被压缩到足以形成新的恒星。
“Henize 2-10距离我们只有3000万光年，它非常近，哈勃望远镜能够非常清楚地捕捉到黑洞流出的图像和光谱证据。另一个令人惊讶的是，恒星的流出非但没有抑制恒星的形成，反而触发了新恒星的诞生。”莱因斯的研究生、这项新研究的主要作者Zachary Schutte说。
自从莱因斯首次在Henize 2-10发现独特的无线电和x射线发射以来，她一直认为它们可能来自于一个巨大的黑洞，但不像在更大的星系中看到的那样超大质量。同时，另一些天文学家认为，这种辐射更有可能是由超新星残骸发出的，这在一个迅速释放出大质量恒星并迅速爆炸的星系中是常见的现象。
“哈勃令人惊叹的分辨率清楚地显示出气体速度的螺旋状模式，我们可以将其与黑洞的进动或摆动流出的模型相吻合。”超新星残骸不会有这种模式，所以它是我们证明它是黑洞的有力证据。”莱因斯说。
莱因斯预计，未来将有更多的研究指向矮星系黑洞，目的是利用它们作为线索，揭示超大质量黑洞在宇宙早期是如何形成的。这对天文学家来说是一个持久的谜题。星系的质量与其黑洞之间的关系可以提供一些线索。Henize 2-10的黑洞大约有100万个太阳的质量。在更大的星系中，黑洞的质量可能超过太阳质量的10亿倍。宿主星系的质量越大，中心黑洞的质量也就越大。
目前关于超大质量黑洞起源的理论可以分为三类:1)它们的形成类似于较小的恒星质量黑洞，是由恒星的内爆形成的，并以某种方式聚集了足够的物质，形成了超大质量的黑洞；2)早期宇宙的特殊条件允许了超大质量恒星的形成，这些恒星坍缩后立即形成了大质量黑洞的“种子”；3)未来超大质量黑洞的种子诞生于稠密的星团中，在那里星团的总质量足以通过引力坍缩以某种方式创造出它们。
到目前为止，这些黑洞播种理论中没有一个是占主流的的，大家都平分秋色。像Henize 2-10这样的矮星系提供了很有希望的潜在线索，因为它们在宇宙时间里一直很小，而不是经历像银河系那样的大型星系的增长和合并。天文学家认为矮星系黑洞可以作为早期宇宙中黑洞的类比，当时它们刚刚开始形成和增长。
“我们目前无法观测到第一个黑洞的出现时间，所以这真的成为了一个大问题: 它们从哪里来? ”矮星系可能会保留一些关于黑洞“出生”场景的线索，否则这些记忆就会被时间和空间所淡忘。”莱因斯说。
责任编辑：郭皓存
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