一項與類星體有關(guān)的最新研究，將有望改寫現(xiàn)有的星系死亡理論

　　北京時間 8 月 12 日消息，據(jù)國外媒體報道，美國堪薩斯大學(xué)一個研究團隊宣布了一項重要發(fā)現(xiàn)：有些星系的中心存在類星體，但因其內(nèi)部含有豐富的低溫氣體，因而仍然可以持續(xù)產(chǎn)生出新生的恒星。這是一大突破，它將推翻現(xiàn)有關(guān)于星系成熟的理論并可能代表了星系生命周期內(nèi)的一段此前不為人知的階段。

　　類星體(quasar)也被稱為“類星射電源”(quasi-stellar radio source)，天文學(xué)家們認(rèn)為其本質(zhì)上其實是一類活動星系核，這里存在一個超大質(zhì)量的黑洞。大量氣體物質(zhì)落向黑洞時，會在周圍形成一個巨大的吸積盤，并在此過程中釋放出驚人強度的電磁波輻射，其在特定電磁波段的亮度常常可以超過一整個常規(guī)星系。一般情況下，類星體的形成就類似于一個星系的“退休”，在過去，類星體的形成通常被視作是一個星系喪失孕育新生恒星的能力，逐步邁向死亡的標(biāo)志。

　　那些落向黑洞的氣體物質(zhì)會在加熱，并釋放出強烈的X射線。不同波長的電磁波直接對應(yīng)的是不同的溫度。比如說，人體的體溫會產(chǎn)生紅外波段輻射，而能夠產(chǎn)生X射線輻射的天體，那就是宇宙中最高溫的天體之一了。這些氣體物質(zhì)聚集在吸積盤內(nèi)部，由于接近光速的高速轉(zhuǎn)動引發(fā)的劇烈摩擦而被急劇加熱。同時這一區(qū)域的磁場線也發(fā)生嚴(yán)重的扭曲和纏繞。這一點與太陽耀斑的產(chǎn)生機制存在相似之處，在磁感線作用下，你會觀察到大量的物質(zhì)拋射現(xiàn)象發(fā)生，這些物質(zhì)被拋離黑洞附近。這些氣體物質(zhì)噴流實際上抑制了星系的氣體物質(zhì)供應(yīng)，因此星系便再也得不到更多的氣體物質(zhì)供應(yīng)以孕育新生之恒星，而當(dāng)一個星系不再能夠產(chǎn)生新生恒星時，我們便將其視作一個接近死亡的星系。

　　但最新研究中發(fā)現(xiàn)，在擁有吸積盤與超大質(zhì)量黑洞的星系中，大約有 10% 的星系在進入這一階段之后仍然擁有低溫氣體供應(yīng)，因而仍然可以持續(xù)產(chǎn)生新的恒星。

　　這 10% 的星系，本身的內(nèi)部差異就非常大：有些星系能夠看到非常明顯的合并歷史痕跡，而其他一些星系看著就像銀河系，擁有很明顯的懸臂結(jié)構(gòu)，而還有一些則顯得相當(dāng)致密。從這種多樣化的樣本中，再次挑選出其中 10%，這些成員星系都非常致密，而且都是發(fā)藍色光，溫度很高，亮度很高的源，這些星系的情況幾乎完全符合一個超大質(zhì)量黑洞通過大量消耗氣體物質(zhì)，從而導(dǎo)致一個星系徹底喪失孕育新生恒星能力之后的樣子。這是一個個接近死亡的星系，但卻隱約在其中的一些星系內(nèi)部觀察到低溫氣體的跡象。像這樣的星系將其稱作“低溫類星體”(cold quasars)。

　　所謂“低溫類星體”現(xiàn)象，實際上可能是星系臨終前演化的一個短暫，因而此前尚未被注意到的階段。如果用人的一生來做比喻的話，轉(zhuǎn)瞬即逝的“低溫類星體”階段，可能就像是一個星系的“退休派對”。處于這一階段的星系很罕見，因為這一階段持續(xù)時間很短暫，而研究團隊剛好捕捉到了恒星新生過程徹底停止之前的這一短暫時刻。

　　研究團隊最早是在分析美國斯隆數(shù)字巡天項目的數(shù)據(jù)時產(chǎn)生相關(guān)研究設(shè)想的。斯隆數(shù)字巡天數(shù)據(jù)庫是這個世界上現(xiàn)有的最全面精細(xì)的星系數(shù)字地圖。在一個編號 82 的天區(qū)內(nèi)，研究團隊調(diào)用歐洲空間局 XMM 牛頓空間望遠(yuǎn)鏡在X波段拍攝的這一天區(qū)的圖像數(shù)據(jù)鑒定出了一些類星體。

　　X 射線是搜尋生長中黑洞的關(guān)鍵手段。從那里出發(fā)，研究組再次調(diào)用赫歇爾紅外空間望遠(yuǎn)鏡，在紅外波段觀察這一天區(qū)。在紅外波段，研究組可以檢測這里存在的塵埃和氣體類低溫物質(zhì)。

　　這項研究的意義在于進一步明確了星系內(nèi)部恒星新生機制的停止過程是如何進行的，并推翻了現(xiàn)有關(guān)于類星體的一些觀點。

　　此前已經(jīng)知道類星體會經(jīng)歷一個被塵埃云遮蔽的階段，超大質(zhì)量黑洞會被大量塵埃包圍，我們將其稱“紅色類星體”階段(red quasar phase)。但現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了此前沒有注意到的新的過渡階段。在此之前，如果你跟一個研究類星體的人說，你發(fā)現(xiàn)了一個明亮的類星體，溫度很高，發(fā)藍色光，但同時其內(nèi)部仍然存在相當(dāng)數(shù)量的塵埃和氣體，并且有相當(dāng)多的新生恒星現(xiàn)象，那么對方會說“不可能，那不科學(xué)。”

　　接下來研究組計劃確定，所謂的“低溫類星體”專門存在于某一類的星系之中，還是在不同星系內(nèi)都有可能發(fā)生。這是一個過渡性質(zhì)的階段，持續(xù)時間可能在 1000 萬年左右。在宇宙尺度上，這真是屬于轉(zhuǎn)瞬即逝的概念，因而難以捕捉。
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