一項(xiàng)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(shí)間 8 月 12 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，美國堪薩斯大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)宣布了一項(xiàng)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(shí)是一類活動(dòng)星系核，這里存在一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞。大量氣體物質(zhì)落向黑洞時(shí)，會(huì)在周圍形成一個(gè)巨大的吸積盤，并在此過程中釋放出驚人強(qiáng)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(gè)常規(guī)星系。一般情況下，類星體的形成就類似于一個(gè)星系的“退休”，在過去，類星體的形成通常被視作是一個(gè)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(huì)在加熱，并釋放出強(qiáng)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(huì)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(dòng)引發(fā)的劇烈摩擦而被急劇加熱。同時(shí)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(diǎn)與太陽耀斑的產(chǎn)生機(jī)制存在相似之處，在磁感線作用下，你會(huì)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(shí)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(gè)星系不再能夠產(chǎn)生新生恒星時(shí)，我們便將其視作一個(gè)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(jìn)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(lán)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(gè)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(gè)星系徹底喪失孕育新生恒星能力之后的樣子。這是一個(gè)個(gè)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(shí)際上可能是星系臨終前演化的一個(gè)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(gè)星系的“退休派對”。處于這一階段的星系很罕見，因?yàn)檫@一階段持續(xù)時(shí)間很短暫，而研究團(tuán)隊(duì)剛好捕捉到了恒星新生過程徹底停止之前的這一短暫時(shí)刻。

　　研究團(tuán)隊(duì)最早是在分析美國斯隆數(shù)字巡天項(xiàng)目的數(shù)據(jù)時(shí)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(gè)世界上現(xiàn)有的最全面精細(xì)的星系數(shù)字地圖。在一個(gè)編號(hào) 82 的天區(qū)內(nèi)，研究團(tuán)隊(duì)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(xiàng)研究的意義在于進(jìn)一步明確了星系內(nèi)部恒星新生機(jī)制的停止過程是如何進(jìn)行的，并推翻了現(xiàn)有關(guān)于類星體的一些觀點(diǎn)。

　　此前已經(jīng)知道類星體會(huì)經(jīng)歷一個(gè)被塵埃云遮蔽的階段，超大質(zhì)量黑洞會(huì)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(gè)研究類星體的人說，你發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明亮的類星體，溫度很高，發(fā)藍(lán)色光，但同時(shí)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(huì)說“不可能，那不科學(xué)。”

　　接下來研究組計(jì)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(gè)過渡性質(zhì)的階段，持續(xù)時(shí)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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