研究表明，当黑洞停止吞噬任何东西时，将是一件非常神奇的事情

简介：当黑洞处于非活动状态时会发生什么？科学家们发现了一个中央黑洞不活跃的星系，同时其周围区域的恒星形成速度非常快。例如，黑洞的不活动导致周围的粒子冷却成分子并形成恒星。

插图：这幅画是艺术家绘制的X-1天鹅座黑洞。它是在一颗大恒星沉没时形成的。如图所示，黑洞从旁边的蓝色恒星中吸取物质。图片来源：NASA

黑洞以其巨大而无情的吞噬力而闻名。这些质量致密的物体吞噬周围的物质，甚至光也无法逃脱强大的引力。

但是当黑洞静止时会发生什么，让物质漂浮在太空中。

天文学家最近观察到一个黑洞非常被动，它不会影响遥远星系团中的周围环境。黑洞的静止状态并没有吞噬物质本身，而是让周围的恒星蓬勃发展。

本周发表在《天体物理学杂志快报》上的一项研究详细介绍了这些发现。

图解：钱德拉X射线天文台在星系团中心瞥见了一个被动黑洞。图片来源：NASA

天文学家利用美国宇航局钱德拉X射线天文台，以及哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜观测了距地球99亿光年的星系团中的黑洞。

图解：钱德拉望远镜在绕地球轨道运行。资料来源：NASA。

由于异常的恒星形成活动，它们首先被星系团吸引。这些恒星每年在一个名为SPARCS1049的星系团中以大约900个新太阳的质量形成。这种恒星形成速度比我们银河系快300多倍。

插图：这张图片展示了艺术家对斯皮策太空望远镜的印象。背景是斯皮策望远镜拍摄的银河系平面的红外图像。资料来源：NASA。

这项新研究背后的天文学家团队想知道SpARCS1049中新生恒星的来源，他们认为这可能与星系团的黑洞有关。

钱德拉的进一步观察表明，虽然星系团中的大部分气体温度都在6500万度左右，但在距SpARCS1049中心约8万光年的地方，气体密度更大、温度更低。这个区域是恒星形成的主要区域，因为恒星需要更冷的气体才能诞生，这样气体才能变成分子，它的原子才能结合在一起。

在大约1000万摄氏度时，一些较冷的气体表明其他未被发现的气体层已经冷却到较低的温度，这将允许所有这些恒星形成。

黑洞是不活跃的，不会加热周围的气体。结果，可以冷却足够的气体以供这些大质量恒星使用。

该研究的主要作者、加拿大蒙特利尔大学的研究员朱莉·赫拉瓦切克·拉伦多在一份声明中说：“这让我想起了‘山中无虎，猴子为王’。”老话说。在这里，老虎或黑洞很安静，而猴子或恒星很活跃。”

天文学家长期以来一直认为，如果没有活跃的黑洞吞噬星系周围的物质，恒星形成率将达到历史最高水平。观测结果在星系团SpARCS1049中，第一个证明了黑洞的这种理论行为，以及它们如何影响周围环境。

蒙特利尔大学研究员、该研究的合著者CarterRhea在一份声明中说：“这种黑洞的闭合可能是早期宇宙中恒星形成的关键途径。”

研究团队还认为，星系团中心缺乏致密气体正是阻止黑洞形成的原因成为一个成熟的活跃宇宙野兽。那个黑洞缺乏燃料来源，阻止了喷发。

插图：银河系中心的特写，显示拱门星团的新细节（上左中）和银河系的超大质量黑洞（亮点，中右）。资料来源：NASA。

摘要：宇宙学模拟和越来越多的观测证据表明，超大质量黑洞在整个宇宙时间内从根本上调节着恒星的形成。这在星系团的情况下得到了清楚的证明，来自中央黑洞的强烈反馈阻止了炽热的团内气体急剧冷却，从而将恒星形成的预期速度降低了几个数量级。然而，这些结论几乎完全基于附近的星团。

基于新的钱德拉X射线观测，我们提出了在高红移星系团SpARCS104922.6+564032.5(z=1.709)中没有超大质量黑洞反馈的情况下发生大规模失控冷却的第一个证据。观察证据。炽热的星团内气体似乎正在推动恒星形成的大爆发(≈900~M⊙yr-1)，这被来自中央星系的几十kpc所抵消。这种爆发与最冷的星团内气体同空间，但与星团中的任何星系都不相关。在不到1亿年的时间里，这种失控的冷却可能会形成与银河系相同数量的恒星。因此，星团恒星不仅是由星团的潮汐剥离和分裂产生的，而且是由早期炽热的星团内气体的失控冷却产生的。

总的来说，这些观测表明当超大质量黑洞反馈无法在星团中运行时会产生巨大影响。他们指出，在密度最高的星团和原星团中失控的冷却可能是一种新的重要机制，它助长了早期宇宙中大量恒星形成的爆发。

BY：inverse

FY：吴伟

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