@ 2019.06.15 , 17:43

天体物理学家宣布这一发现:能改写星系死亡的故事

(图)这位艺术家的构想描绘了一个充满活力的类星体,它清除了星系中心的气体和尘埃,这些风正吹向边缘地带。不久后,那里就没有尘埃和气体了,只剩下一颗发光的蓝色类星体。

在密苏里州圣路易斯举办的美国天文学会的年会上, 堪萨斯大学物理与天文学助理教授埃里森·柯克帕特里克,将会宣布她发现了“冷类星体”——这种星系具有丰富的冷气,尽管在其中心存在一个类星体,但仍然能够诞生新的恒星,—这一突破性的发现不仅推翻了关于星系成熟的假说 ,而且可能会代表星系生命周期的一个阶段。

她的新闻发布会,题为“冷类星体的新人口”,将于6月12日星期三在圣路易斯联合车站酒店的二楼举行。

类星体, 或者说“准恒星射电源 ",本质上是一个加强版的超大黑洞。气体落到星系中心的类星体上会形成一种“吸积盘”,这一吸积盘会放出大量的电磁能,其亮度通常会是典型星系的上百倍。 通常情况下,一个类星体的形成于银河系的消亡相似,而且长期以来,人们认为它是一个星系失去诞生新恒星能力的标志。

"所有附着黑洞的气体都正在被加热并放射出X射线",柯克帕特里克说, "你释放出的光的波长直接与你有多热相对应。譬如, 你和我发出红外光。 但是能发出X射线的东西是宇宙中最热的事物之一。这种气体开始进入黑洞,并以相对论性速度移动着;你也会发现在这气体周围存在着磁场, 而且它会被扭曲。 就像你获得太阳耀斑那样,你可以让物体喷出这些磁场线,然后被射出黑洞。这些喷流本质上切断了星系的气体供应,因此不会再有新的气体进入并形成新恒星。 当星系停止形成恒星后,我们会认为它是一个死星系。”

但在柯克帕特里克的调查中,大约有10%的黑洞上的星系在进入这一阶段后仍有冷气供应,并继续诞生新的恒星。

(图)一个蓝色类星体,回望时间为70忆念(并不是附近的星系)。正常来看,这样的星体不应该有红外辐射。

“这本身就是令人惊讶的,”她说。“这整个星族就像一串不同的物体。一些星系有非常明显的合并特征;有些看起来就像银河系 ,有着明显的旋臂。 有些则非常紧凑。 然后,从这多样的星族中,我们发现还有10%是非常独特且出人意料的。这些是非常紧凑的蓝色光源。他们看起来就像你所期望那样,一个特大质量的黑洞在熄灭所有恒星形成活动后,会在最后阶段出现。这正在演变成一个消极椭圆星系,然而我们也在这发现了大量的气体。这些正是被我们称作冷类星体的星族。”

这位堪萨斯大学的天体物理学家在她的调查中猜测“冷类星体”代表着一个星系寿命后期一个简短的时段,但这一时段仍有待确认——就人类生命而言,这一短暂的“冷类星体”就类似于星系的退休派对。

她说,“这些星系比较罕见,它们正处在过度阶段——我们在恒星形成活动熄灭前就发现了它们的存在,这个过度时期非常短。”

柯克帕特里克首先确定了史隆数位巡天区(the Sloan Digital Sky Survey)中感兴趣的部分,这是目前最详尽的宇宙数字地图。在一个名为“Stripe 82”的区域中,柯克帕特里克和她的同事能够在视觉上识别类星体。

“然后我们用XMM牛顿望远镜检查了这片区域,并用X射线对它进行测量,”她说。“X射线是不断增长的黑洞的关键特征。在那里,我们用远红外线望远镜赫歇尔太空望远镜(the Herschel Space Telescope)对它进行观测,这种望远镜能探测主星系中的尘埃和气体。我们选择了我们可以在红外线和X射线中找到的星系。”

(图)同一蓝色类星体星系的尘埃喷射。它非常亮——事实上,这是这个领域中最亮的物体之一,这象征着有很多尘埃物质。但由于望远镜的分辨率,我们无法看清尘埃的真实面貌。

这位堪萨斯大学(KU)研究人员说,她的发现为科学家们能提供新的理解和细节,以了解星系中恒星形成活动的熄灭是如何进行的,并推翻了关于类星体的假设。

“我们已经知道类星体会经历一个尘埃模糊的阶段,”可卡帕特里克说,“它们还会经历严重遮蔽阶段,在该阶段,它们会被超大质量的黑洞笼罩。而我们称这一阶段为红色类星体相。但现在,我们发现了之前并未发现的独特过度机制。在这之前,如果你告诉别人你发现了一个蓝色的发光类星体,但其中仍有大量的尘埃物质与气体 存在,并仍能形成许多恒星,那么人们会说,‘不,那并不是它们该有的样子。’”但现在我们发现了这一独特的过度机制。

接下来,可卡帕特里克希望能确定“冷类星体”相位是否只发生在某一特定类别的星系还是每一个星系上。

她说“我们认为这些事情发生的方式是,有一个被尘埃与气体笼罩着不断增长的黑洞,开始向外喷射物质。然后它将变成一个蓝色的发光体。我们猜测当它释放自身的气体时,他也将释放宿主气体。但对于这些物体来说,似乎并不是这样的。这些物体已经喷出它们自身的尘埃——因此在我们眼中它是蓝色的——但它们并没有释放出所有寄主星系中的尘埃气体。这是一个过渡阶段,比方说10万年。在通用时标中,这真的很短,也很难捕捉。而我们正在进行一项所谓的盲调查来寻找我们不需要的东西。通过寻找这些物体,是的,这可能预示着每个星系都会发生这种情况。

本文译自 phys.org,由译者 Sammy 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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