星际气体观测挑战星系演化模型

萧路

【正见新闻网2018年02月23日】

图:由中央超大质量黑洞驱动的等离子体喷流(绿色)不影响其主星系的恒星形成。

包括银河系在内的很多星系中心都存在一个超大质量黑洞。这些黑洞一般具有几百万太阳质量,位于星系的引力中心。天文学家一般认为,这些超大质量黑洞和星系演化息息相关。并且,观测中还发现这些黑洞的质量和其所在星系的多项物理性质似乎有关联。

然而在狗年伊始,阿塔卡马大型射电望远镜阵(ALMA)于2018年2月20日通讯稿中公布了一个奇特的发现:根据ALMA对“狗星系”(DOGs, 全称为被星尘遮蔽的星系, Dust-Obscured Galaxies)的观测,似乎中心黑洞的等离子体喷流对周围的星际气体没有显著影响。“狗星系”是一种中心黑洞被大量星际尘埃遮挡的星系。受尘埃影响,它们一般会发出明亮的红外线。同时,“狗星系”的中心黑洞一般比较活跃,例如一个编号为WISE1029+0501的星系中心黑洞就在发射强大的等离子体喷流。

目前模型认为,中心黑洞的等离子体喷流会对周围的星际气体造成影响。现在的观测技术可以轻松分辨星系中的一氧化碳分子,从而推断星际气体的变化。同时,一氧化碳也是星系中恒星形成的一个重要指标。因此,星系演化模型认为,星际气体中的一氧化碳成分应当和中心黑洞的演化性质直接相关。这样一来,中心黑洞就会和其所在星系同步演化。然而根据ALMA的观测,尽管WISE1029+0501的中心黑洞确实发射了强大的等离子体,它对周围的星际一氧化碳没有实质影响。因此,中心黑洞和星系中的恒星形成过程似乎没有关系。

这项新发现无疑是对现有的黑洞-星系同步演化模型的巨大挑战。假如并非同步演化,那么如何解释之前观测中发现的黑洞和其星系的有关联的性质?如果确实存在同步演化,黑洞最明显的等离子体喷流又似乎不是同步演化的原因。由此可见,要想窥探宇宙的奥秘,应当全面立体的看待这些自然现象,从多方面入手研究,而不能只从某一个观测或实验钻牛角尖。

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