星系死亡過程懸而未決 冷類星體或揭秘

於1 月11 日開始的美國天文學會年會上一項研究報告稱，一個編號為CQ 4479 的星系雖然仍在形成大量新恆星，但它的中心還有一個活躍的超大質量黑洞，這個黑洞將使恆星形成在幾億年內停止。研究這個星系和其它類似的星系，將幫助天文學家準確地弄清楚這種恆星形成是如何停止的。

美國堪沙士大學勞倫斯分校（Universityof Kansas in Lawrence）的天體物理學家艾莉森柯克帕特里克（Allison Kirkpatrick）說：「星系到底如何死亡是一個懸而未決的問題。」「這可以使我們對這一過程有很多了解。」

天文學家認為，星系通常開始時會大量製造新星。恆星由星系冷氣體形成，這些氣體在自身的引力作用下收縮，並點燃其中心的熱核聚變。

但是在某些時候，某些東西會破壞形成恆星的燃料，並將這些燃料送到星系核心的超大質量黑洞。黑洞吞噬一些氣體，並將周圍氣體加熱到很高溫度。

這種正在吞噬氣體的活躍的黑洞甚至可以從數十億光年的距離下，被稱為類星體。高溫氣體的輻射將多餘的能量泵入星系的其餘部份，吹走或加熱剩餘的星系氣體。因此恆星形成所需要的星系冷氣體越來越少，最後恆星形成過程將完全停止。

這個觀點與天文學家通常在宇宙中看到的星系類型相符：「藍色和新的」恆星形成星系，以及「紅色和死的」休眠星系。

但是，在檢查來自大型巡天觀測項目的數據時，柯克帕特里克及其同事注意到了另一種類型的星系。

研究團隊發現了大約十二個星系，這些星系發出活躍的黑洞特徵的高能X 射線，但同時在低能紅外光中發光。這表明星系中仍存在冷氣體。研究團隊在去年9 月1 日的《天體物理學雜誌》上發表的一篇論文中稱這些星系是一種新的類型，叫做「冷類星體」。

來自堪沙士大學的合作者之一凱文庫克（Kevin Cooke）表示：「當看到黑洞正在積極吸收物質時，就可以預料恆星形成已經關閉。」「但是，冷類星體則處在一個臨界時期，也就是中心黑洞吸收星系氣體的過程剛剛開始。」

為了更詳細地研究單個冷類星體，研究團隊使用了同溫層紅外線天文台（SOFIA）。SOFIA 於2019 年9 月觀測了CQ 4479，這是一個距離我們大約52.5 億光年的冷類星體。

觀測表明，CQ 4479 的質量約為太陽質量的200 億倍，並且每年增加約95 個太陽質量的新恆星。與銀河系相比，銀河系每年形成的新恆星質量大約只有兩到三個太陽質量。

CQ 4479 的中心黑洞是太陽質量的2,400萬倍，並且以每年約0.3 太陽質量增長。柯克帕特里克說，就恆星和黑洞佔總質量的百分比而言，它們的增長速度相同。

這種同步演化與星系如何消亡的理論背道而馳。「一般認為應該先產生大量新恆星，然後再增加黑洞質量。」柯克帕特里克說：「而這個星系表明黑洞和恆星形成確實有共同演化的時期。」

研究團隊估計，在五億年中，該星系將擁有1,000 億個太陽質量的恆星，但其黑洞將變得安靜。這是因為所有恆星形成需要的星系冷氣體都將被加熱或吹走。◇

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