黑洞如何“饿死”星系

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原作：Mark Thompson

翻译：李思绮

美编：赵书晨

后台：李子琦

原文链接：https://www.universetoday.com/articles/how-black-holes-slowly-starve-galaxies

巴勃罗星系

图源：JADES合作组织

并非每一个星系的死亡都是轰轰烈烈的。有时候，他们会逐渐消亡，被其核心的黑洞慢慢“扼杀”。利用詹姆斯·韦伯望远镜和ALMA大型毫米波阵列，天文学家们抓拍到了一例正在发生的此类“死亡”，从而认识到了一种出奇温和的星系“谋杀“机制。

“受害者“正式编号是GS-10578，也就是距我们108亿光年的“巴勃罗星系”。它的大部分恒星诞生于125亿至115亿年前，并在其间的短短10亿年里积攒了大约2000亿倍太阳质量的恒星。然后，突然地，它停住了。

剑桥大学的天文学家怀疑该星系中心的超大质量黑洞可能是罪魁祸首。但当他们将ALMA望远镜对准巴勃罗星系进行了近七小时的观测时，他们发现了意想不到的情况：一片空白。

ALMA射电阵列

图源：欧洲南方天文台/ESO

他们寻找的是一氧化碳，一种可以可靠地证明恒星形成原料——冷氢气存在的分子。不管一氧化碳的量有多少，ALMA的深度观测都应该能够探测到。然而，巴勃罗星系貌似几乎没有任何恒星形成所需的燃料。

“让我们惊讶的是，你其实可以从“没有东西“中学到很多东西。冷气体的缺失将问题的缘由指向一种缓慢的“饿死”过程，而非一次剧烈的突然事件。“剑桥大学卡文迪什实验室的杨·肖尔茨博士说。

与此同时，韦伯望远镜的光谱分析发现了从超大质量黑洞中喷涌而出的速度高达400公里每秒的强风。这阵强风每年能带走60个太阳质量的气体。以此类推，星系里剩余的燃料可以在短短1600万至2.2亿年内耗尽，远快于正常状态下的数十亿年。

但是巴勃罗星系本身看起来很平静！在韦伯望远镜的观测中，巴勃罗星系正在平稳地旋转，像一个盘子一样，没有任何剧烈活动（如星系合并）的迹象。这就排除了外部灾难致死的可能。

M87星系核心区域影像（超大质量黑洞， EHT望远镜阵列的射电观测数据处理而成，颜色代表亮温度。

图源：事件视界望远镜合作组织

答案在于反反复复的加热。黑洞并非是通过一次剧烈的爆炸撕裂整个星系，而是反复加热或驱逐进入星系的气体，每一次都能阻止新的物质留在星系里的恒星形成区。补给被切断之后，巴勃罗星系只好慢慢消耗现有储备，耗尽之后就“死”了。

这一发现有助于解释韦伯望远镜经常发现的异常古老、质量巨大的星系。在韦伯发射之前，这一类天体几乎不为人知，而现在却发现他们比预期中更为普遍。上文所讲述的“黑洞扼杀”机制或许可以解释他们为什么早早香消玉殒，在宇宙的眨眼间耗尽燃料。

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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M51：旋涡星系
图源：NASA

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