新ALMA观测揭示共同演化黑洞的奥秘【博科园-科学科普(关注“博科园”看

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【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】使用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)观察一个活跃的星系与强烈的电离气体流出银河系中心,博士领导的研究小组Yoshiki多巴中央研究院天文和天体物理学研究所获得的结果显然让天文学家更百思不得其解的团队发现一氧化碳(CO)气体与银盘相关联，但他们也发现银河系落定的CO气体不受强烈的电离气体流出影响发射的银河中心。根据一个解释星系和超大质量黑洞的形成和演化的流行场景，星系中心的辐射--超大质量黑洞的位置--可以显著影响分子气体(如CO)和星系的恒星形成活动。

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图1:DOG的图像，WISE1029。左边和右边的面板显示了来自斯隆数字天空测量(SDSS)的光学图像，以及来自WISE的中红外图像。图像大小为30平方角秒(1角秒为1/3600度)。很明显在光学中是微弱的，但是在红外线中是非常明亮的，SDSS谱表明强电离气体从WISE1029向我们流动。图片版权:Sloan Digital Sky Survey/NASA/JPL-Caltech

阿尔玛的结果表明:电离气体流出的超大质量黑洞并不影响其宿主星系，“它使星系的演化和超大质量黑洞更令人费解，下一步是寻找更多的数据这样的星系。这对于理解星系的形成和演化以及超大质量黑洞的完整图景是至关重要的。回答《星系在宇宙138亿年历史中是如何形成和演化的?》这一问题一直是现代天文学的首要问题。研究已经表明，几乎所有的大型星系都有一个超大质量黑洞在其中心。在最近的研究中，研究进一步揭示了黑洞的质量与它们的宿主星系紧密相关。这种相关性表明，超大质量黑洞和它们的宿主星系在成长过程中相互作用，相互作用，也被称为星系和超大质量黑洞的共同演化。

最近星系中心一个超大质量黑洞所驱动的气体流已经成为人们关注的焦点，因为它可能在星系和黑洞的共同演化过程中起着关键作用。一种被广泛接受的观点将这种现象描述为:来自银河中心的强烈辐射，其中超大质量的黑洞定位周围的气体，甚至影响到形成恒星的分子气体，强辐射会激活或抑制星系的恒星形成。然而Ehime大学教授Tohru Nagao说:天文学家并不了解超大质量黑洞的活动与星系中恒星形成之间的真实关系。因此包括我们在内的许多天文学家都渴望观察到核流出和恒星形成活动之间相互作用的真实场景，以揭示共同演化的奥秘。

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图2:阿尔玛观察到的WISE1029中一氧化碳(左)和寒尘(右)的排放，图像大小为3平方角秒。图片版权:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Toba et al

该团队专注于一种特殊类型的物体，称为尘埃遮蔽星系(DOG)，它有一个突出的特点:尽管在可见光下非常微弱，但它在红外光谱中非常明亮(图1)。天文学家们相信在星系核中活跃着超大质量的黑洞。特别地WISE1029+0501，此后WISE1029)是由超大质量黑洞的强辐射电离出的气体。WISE1029被认为是一种极端的电离气体流出，这一特殊的因素促使研究人员看到它的分子气体发生了什么变化。

利用阿尔玛的杰出敏感研究分子气体的性质和在星系的恒星形成活动，团队进行他们的研究通过观察公司的冷尘埃星系WISE1029(图2)。详细分析后令人吃惊的是他们发现,没有重要的分子气体流出的迹象。此外恒星形成活动既不被激活也不被抑制。这表明在WISE1029的超大质量黑洞中产生的强电离气体流出对周围的分子气体和恒星形成都没有明显的影响。

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图3:由中央特大质量黑洞驱动的电离气体流出(绿色)的原理图，并不影响其宿主星系的恒星形成。如果电离气体垂直于分子气体，就会发生这种情况。图片版权:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO

有很多报道说，超大质量黑洞的吸积能力所驱动的电离气体的流出对周围的分子气体有很大的影响。然而这是一个非常罕见的情况，因为研究人员这次报告的是离子化和分子气体之间没有紧密的相互作用。Yoshiki和该团队的研究结果表明，超大质量黑洞的辐射并不总是影响其宿主星系的分子气体和恒星形成。虽然他们的研究结果让星系和超大质量黑洞的共同进化变得更加令人费解，但吉奇和他的团队却对揭示这一情景的全貌感到兴奋。理解这种共同进化对于天文学来说是至关重要的。通过收集这类星系的统计数据，并继续使用阿尔玛的后续观察揭示真相。