破解半世纪难题，南大科研团队探秘星系“生死之谜”

现代快报讯（记者 于露/文 顾闻/摄）“我们的实验场景，就是我们的宇宙。”日前，南京大学天文与空间科学学院王涛教授团队以“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”成果入选2024年度“中国科学十大进展”，他带领团队向着最终揭开星系生死之谜迈出了关键一步。

星系是构成宇宙的基本单位。王涛介绍，天文学家一般把星系分为两类，一类是较年轻的星系，仍在活跃地产生新的恒星，称为恒星形成星系；而另一类是较年老的星系，则几乎没有新的恒星形成，称为被动演化星系。研究恒星形成星系如何转变为被动演化星系，即星系如何由“生”（恒星形成星系）到“死”（宁静星系）的问题，是星系形成和演化领域的最核心任务之一。

理论推测星系中心的超大质量黑洞生长过程中释放的能量是影响星系从“生”到“死”转变的重要机制，但长期缺乏观测支持。

2012年从南京大学博士毕业后，王涛曾先后在哈佛大学，巴黎萨克雷大学和东京大学学习和工作。从读博士起，王涛就一直在思考着这项研究。2021年，他从日本回国入职南京大学，经过三四年的埋头钻研，他带领团队向着最终揭开星系生死之谜迈出了关键一步。

他们发现星系中心黑洞的质量是调制星系中冷气体含量的最关键物理量：黑洞质量越高的星系其冷气体含量越低。该研究揭示了中心黑洞主要通过限制冷气体这一恒星形成的原料来调控星系演化，解释了宁静星系普遍含有一个较大质量的中心黑洞的原因。

“这一发现为最终破解黑洞如何影响星系演化，这一持续近半个世纪未解的难题打开了一扇重要窗口。”在接受现代快报记者采访时，王涛介绍，星系是一个复杂系统，它有多个变量在过程中起作用。如何在这么多变量中找到最根本的原因，团队花了很长时间，最终以充足的证据证明中心黑洞质量是影响星系冷气体多少的最根本的因素。

他还说，目前团队的科研工作主要基于近邻宇宙，也就是离银河系比较近的星系。未来，团队希望将研究推向宇宙早期，最终揭示黑洞影响星系演化背后的物理机制，这是团队未来的一个重要的方向。

“我们生活的银河系，也是宇宙上千亿颗星系的中普通的一颗。黑洞的剧烈活动对生命的诞生是致命的、而银河系的黑洞相对于其他同样质量的星系偏小，也不太活跃，这些因素对于生命的诞生都是有利的，所以我们生活在银河系中并不是偶然。生命的诞生与否，与之所在的星系也紧密相关。”

在王涛看来，作为宇宙的基本构成单元，理解星系形成演化的基本规律，对大家理解整个宇宙不同层次的结构形成演化规律也将起到一定作用。“大家看到天文图片除了觉得很漂亮之外，其实天体背后很多内在的物理规律，对我们理解宇宙、理解其他现实生活中的复杂系统的基本规律都是有帮助的。”

日前，南京大学天文与空间科学学院王涛教授团队以“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”成果入选2024年度“中国科学十大进展”。对于王涛而言，这是非常大的激励与肯定，“一路走来非常幸运，我们也期待未来能做出越来越多世界一流的工作。”