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天文学家新发现：超大质量黑洞并非只搞破坏，其激波可驱动恒星形成

IT之家 9 月 21 日消息，天文学家对 9 个邻近星系进行了观测研究，旨在厘清星系核心超大质量黑洞产生的激波如何影响恒星形成过程。

研究团队选定了核心拥有活动星系核（AGN）的星系作为目标。活动星系核是明亮且不稳定的区域，其能量源自星系中央的超大质量黑洞。这类黑洞质量可达太阳的百万倍至数十亿倍，正在大量吞噬气体和尘埃。当能量从核心向外扩散、撞击周围被称为星际介质的气体云时，会形成高速、强劲的激波。

这类激波也被称为活动星系核反馈。它们向周围环境注入巨大能量，搅动作为恒星形成原料的气体和尘埃。过去通常认为，这种反馈作用会抑制星系内部的恒星形成；但科学界早期就猜测，该过程同样可能触发恒星诞生，进而推动星系的成长与演化。这项新研究就详细阐述了这一现象的发生机制。

“我们由此看到，黑洞并非只在星系中心吞噬物质；它们还在主动改造周围环境。”哈佛-史密森尼天体物理中心的研究成员莉萨·丘利（Lisa Kewley）在一份声明中表示，“这项研究有助于我们理解一套复杂的反馈循环，它在星系演化中扮演关键角色。”

超大质量黑洞：恒星的塑造者

天文学家认为，所有大型星系的中心都存在超大质量黑洞，但并非全部都处于活跃状态。例如银河系核心的人马座 A*（Sgr A*）就相对沉寂，它吞噬物质的速率大约相当于一个人每一百万年吃一粒米。

另一些超大质量黑洞外围环绕着大量气体尘埃，还有扁平旋转的吸积盘持续向黑洞供给物质。黑洞极强的引力会在吸积盘内部产生巨大摩擦力，使整个区域发出耀眼的光芒，也就是活动星系核。

这类活动星系核向外释放辐射；而黑洞“进食”的过程本身效率不高，大量未被吞噬的物质会沿两极向外排出。物质以两股等离子体喷流的形式猛烈喷发，如同黑洞打了一个响亮的“嗝”；喷流可延伸数千光年之远。由此可见，超大质量黑洞与活动星系核对周边星际环境具有极强的影响力。

研究团队借助甚大望远镜（VLT）和多单元光谱探测器（MUSE），观测那些正在吸积物质的活动星系核。

“当我们提高观测分辨率后可以发现，黑洞除了吸积物质之外，同时还向外抛射物质。”来自该天体物理中心的朱培新（Peixin Zhu）在声明中指出，物质向内吸积与向外喷射是相互关联的。

科研人员开展三维分析，同时解析活动星系核及其周围环境的三项要素：来自活动星系核的辐射；激波引发的星际介质激发；以及恒星形成活动。

观测结果显示，弧形及环状分布的新生恒星，大多出现在距离星系核心 2600-20000 光年的范围。研究人员同时看到从吸积盘向外延伸的辐射锥；高速激波既扫过星系中心区域，还会沿垂直于辐射锥的方向传播。

该激波特征与喷流和星际介质相互作用的理论模型相符。团队提出，在喷流强度较弱的星系中，黑洞风同样也能产生激波。

“激波最有趣的特点在于，其传播方向总是垂直于黑洞向外流出物质的方向。”朱培新表示，这一现象十分普遍，在观测的 9 个星系中均稳定出现。

该研究证实，正在活跃吸积的黑洞运行着一套复杂的吸积-外流循环机制，并以此与宿主星系发生相互作用。科学家拆解分析该过程的各个环节后，比以往更清晰地还原了这套循环及其如何影响恒星形成。

IT之家注意到，该团队的论文已于 9 月 14 日正式发表于《天体物理学杂志》。