震驚天文界！黑洞改寫宇宙演化規則

天文學家發現，據信存在於大多數星系中心的超大質量黑洞，其所發出的強烈輻射不僅會減緩其宿主星系中的恆星生長，也會減緩數百萬光年外星系中的恆星生長。

美國亞利桑那大學（University of Arizona）在2月18日發布的新聞稿中指出，傳統的觀點認為，星系與星系之間距離遙遠，所以它們主要各自獨立演化。

但該校博士後研究員朱永達（Yongda Zhu，音譯）所主導的一項研究顯示，一個星系中非常活躍的超大質量黑洞可以影響數百萬光年之外的其它星系。這顯示星系演化可能比較像是一種群體的合作。

朱永達將這種概念稱為「星系生態系統」（galaxy ecosystem），並將它與地球上相互交織的生態系統進行比較。他說：“活躍的超大質量黑洞就像一個飢餓的捕食者，主宰著整個生態系統。簡而言之，它會吞噬物質，而且影響附近星系中恆星的生長。”

在眾多黑洞中，有一小部分被稱為“超大質量黑洞”，其中包括銀河系中心的黑洞在內。它們的質量是太陽的數百萬倍，有時甚至數十億倍。

儘管黑洞本身是看不見的，但當超大質量黑洞積極吞噬周圍物質時，它們會在望遠鏡影像中呈現出極其明亮的光點，有時會釋放出比太陽強數千億倍的能量。

天文學家將這些宇宙巨獸稱為類星體，這是黑洞生命週期中的一個階段，此時氣體和塵埃形成一個旋轉的圓盤，在向內螺旋運動的過程中釋放出巨大的能量，通常比整個宿主星系還要明亮。

在這項研究中，研究人員探索了迄今為止觀測到的最明亮的類星體之一：J0100+2802。這個類星體由一個質量約太陽120億倍的超大質量黑洞驅動。來自該類星體的光線使天文學家得以觀測到宇宙誕生之初的景象，那時宇宙甚至還不到10億歲。

研究人員利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）測量了一種名為雙電離氧（O III）的特定氣體的輻射。雙電離氧是氧的電離形式，可以追蹤星系中近期發生的恆星形成活動​​。此氣體比例的降低表明，大片冷氣體雲中理想的恆星形成條件遭到破壞。

他們觀察到，在距離這個亮度極高的類星體100萬光年半徑範圍內，星系之間存在著明顯的差異：與紫外光相比，它們散發出的雙電離氧較弱，這與近期恆星形成活動​​受到抑制的情況相符。

朱永達解釋說，黑洞在吞噬大量物質的過程中以及它們以明亮的類星體形態存在時，會發出非常強烈的輻射，“這種強烈的熱量和輻射會分解構成龐大星際氣體雲的氫分子，進而抑制其積累並形成新恆星的潛力。”

這是因為恆星的形成需要非常特定的條件，包括大量的低溫氫分子，它是恆星形成的原始燃料。

天文學家先前已經知道，類星體通常位於年輕、快速成長的星系中心，它們會破壞自身所在星系內的這種氣體，進而抑制局部恆星的形成。但這種破壞性影響是否會延伸到類星體所在的星系之外，這一點尚不清楚。

藉由韋伯太空望遠鏡對J0100+2802所發出的光線進行觀測，研究人員首次發現了更大範圍內恆星生長受到抑制的證據。這證明類星體不僅會抑制其所在星系中的恆星，還會抑制半徑至少100萬光年內的附近星系中的恆星。

朱永達說：“了解早期宇宙中星系之間的相互影響，有助於我們更好地了解我們自己的星係是如何形成的。”

上述研究成果發表在《天體物理學期刊通訊》（Astrophysical Journal Letters）。

藝術家繪製的星系中心與超大質量黑洞。 (NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))

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