宇宙最大質(zhì)量黑洞秘密：在噴流中恒星形成

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道大多數(shù)星系中央都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，那里密度極高，質(zhì)量能達(dá)到太陽(yáng)的數(shù)十億倍。近日，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，恒星可以在超大質(zhì)量黑洞的猛烈“狂風(fēng)”中形成。研究者稱，這一發(fā)現(xiàn)將幫助我們理解星系演化的過程。

科學(xué)家利用歐洲南方天文臺(tái)（ESO）的甚大望遠(yuǎn)鏡（Very Large Telescope，VLT）進(jìn)行觀測(cè)，揭示了恒星在超大質(zhì)量黑洞的強(qiáng)烈噴流之中形成的過程。超大質(zhì)量黑洞時(shí)常會(huì)拋射出大量物質(zhì)，而這些物質(zhì)組成了星系的核心。

甚大望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)首次確認(rèn)了恒星可以在這種極端的環(huán)境中形成。利用甚大望遠(yuǎn)鏡上的多目標(biāo)光譜探測(cè)儀（MUSE）和X-shooter儀器，來自歐洲的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究了兩個(gè)星系——合在一起被稱為IRAS F23128-5919——正在進(jìn)行中的碰撞情況。這兩個(gè)星系距離地球約6億光年。

研究團(tuán)隊(duì)在這兩個(gè)星系中位于南部的星系中心處，發(fā)現(xiàn)了源自超大質(zhì)量黑洞的巨大物質(zhì)噴流。他們首次獲得了恒星正在這些噴流中形成的清晰證據(jù)。如此大規(guī)模的噴流是由活躍、動(dòng)蕩的星系中心輸出的巨大能量驅(qū)動(dòng)的。

以往的研究表明，超大質(zhì)量黑洞會(huì)吞噬太過靠近其中心的宇宙物質(zhì)。在吞噬物質(zhì)時(shí)，超大質(zhì)量黑洞還會(huì)加熱周圍的氣體，以猛烈、密集的“狂風(fēng)”形式拋射出來。

“天文學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為，這些噴流中的物質(zhì)或許適合恒星形成，但沒有人真的觀測(cè)到它真的發(fā)生，因?yàn)檫@是非常困難的觀測(cè)，”劍橋大學(xué)的羅伯托·麥歐利諾教授說，“我們的結(jié)果令人振奮，因?yàn)檫@明確顯示了恒星正在這些噴流的內(nèi)部形成?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)一開始是直接研究噴流內(nèi)部的恒星，以及這些恒星周圍的氣體。利用多目標(biāo)光譜探測(cè)儀和X-shooter儀器，他們可以對(duì)發(fā)射出來的光線進(jìn)行非常細(xì)致的分析，進(jìn)而確定這些光線的來源。

以往研究發(fā)現(xiàn)，年輕恒星的輻射會(huì)導(dǎo)致氣體云以特殊的方式發(fā)光。X-shooter儀器具有極高的靈敏度，可以使研究團(tuán)隊(duì)排除導(dǎo)致這種光亮的其他可能原因，包括星系活躍核心處的氣體震蕩。

接著，研究人員在超大質(zhì)量黑洞的噴流中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)幼年恒星。據(jù)估計(jì)，這些恒星的年齡在幾千萬(wàn)年以下。初步的分析顯示，它們比其他在不那么極端的環(huán)境中形成的恒星溫度更高，而且更加明亮。

天文學(xué)家還確定了這些恒星的運(yùn)動(dòng)方向和速度。該區(qū)域大部分恒星的光線顯示，它們正在以極高的速度遠(yuǎn)離星系中心。劍橋大學(xué)天文學(xué)研究所的海倫·拉塞爾（Helen Russell）博士說：“形成于星系中心附近噴流中的恒星，其速度可能會(huì)減慢，甚至開始往回走，但對(duì)于那些形成于遠(yuǎn)離噴流區(qū)域的恒星，它們的減速較少，甚至可能整個(gè)從星系脫離出去?！?/p>

研究人員表示，此次發(fā)現(xiàn)將為解開一些天體物理學(xué)謎題提供新的信息。該發(fā)現(xiàn)或許還能幫助天文學(xué)家確定一些特定的星系如何保持形狀，以及星系間的太空為何富含重元素。該發(fā)現(xiàn)甚至還可能解釋神秘的宇宙紅外背景輻射為什么上升。

麥歐利諾教授對(duì)未來的研究充滿期待，他說：“如果恒星的形成正如一些理論預(yù)測(cè)的，真的在大多數(shù)星系的噴流之中發(fā)生，那這就將為我們理解星系演化提供全新的情境?！彼麄兊难芯拷Y(jié)果發(fā)表在近期的《自然》（Nature）雜志上。

超大質(zhì)量黑洞是星系內(nèi)重要的引力源，能使塵埃和氣體懸浮在黑洞周圍?？茖W(xué)家認(rèn)為，星系中的恒星正是在這種強(qiáng)大引力的作用下圍繞超大質(zhì)量黑洞運(yùn)行。

不過，超大質(zhì)量黑洞的形成依然是一個(gè)謎。天文學(xué)家認(rèn)為，它們可能形成于一團(tuán)巨大的氣體云，其質(zhì)量可達(dá)太陽(yáng)的10萬(wàn)倍以上，塌縮之后形成了黑洞。這些黑洞“種子”中有許多不斷融合，形成了更大的超大質(zhì)量黑洞。還有一種可能是，超大質(zhì)量黑洞來源于一顆巨大的恒星——質(zhì)量大約是太陽(yáng)的100倍。在這顆恒星燃料用盡并塌縮之后，最終形成了超大質(zhì)量黑洞。