“冷类星体”揭秘星系消亡过程(图)

研究：“冷类星体”揭秘星系消亡过程（图片来源：Adobe stock）

一个编号为CQ 4479的星系、虽然仍在形成大量新的恒星，它的中心还有一个活跃的超大质量黑洞，但是，这个黑洞将使恒星形成的趋势在几亿年内停止。这研究报告，是在年初美国天文学会年上提出的。

科学家正在尝试理解星系消亡的过程。研究这个星系和其它类似的星系将帮助天文学家准确的弄清楚这种恒星形成是如何停止的。

美国堪萨斯大学劳伦斯分校(University of Kansas in Lawrence)的天体物理学家艾莉森．柯克帕特里克(Allison Kirkpatrick)说：“星系到底如何死亡是一个悬而未决的问题。”“这可以使我们对这一过程有很多了解。”

天文学家认为，星系通常开始时会大量制造新星。恒星由星系冷气体形成，这些气体在自身的引力作用下收缩，并点燃其中心的热核聚变。

超大质量黑洞

但是在某些时候，某些东西会破坏形成恒星的燃料，并将这些燃料送到星系核心的超大质量黑洞。黑洞吞噬一些气体，并将周围气体加热到很高温度。

这种正在吞噬气体的活跃的黑洞甚至可以从数十亿光年的距离下，被称为类星体。高温气体的辐射将多余的能量泵入星系的其余部分，吹走或加热剩余的星系气体。因此恒星形成所需要的星系冷气体越来越少，最后恒星形成过程将完全停止。

这个观点与天文学家通常在宇宙中看到的星系类型相符：“蓝色和新的”恒星形成星系，以及“红色和死的”休眠星系。

但是，在检查来自大型巡天观测项目的数据时，柯克帕特里克及其同事注意到了另一种类型的星系。

冷类星体

研究团队发现了大约十二个星系，这些星系发出活跃的黑洞特征的高能X射线，但同时在低能红外光中发光。这表明星系中仍存在冷气体。研究团队在去年9月1日的《天体物理学杂志》上发表的一篇论文中称这些星系是一种新的类型，叫做“冷类星体”。

来自堪萨斯大学的合作者之一凯文．库克(Kevin Cooke)表示：“当看到黑洞正在积极吸收物质时，就可以预料恒星形成已经关闭。”“但是，冷类星体则处在一个临界时期，也就是中心黑洞吸收星系气体的过程刚刚开始。”

为了更详细的研究单个冷类星体，研究团队使用了同温层红外线天文台(SOFIA)。SOFIA于2019年9月观测了CQ 4479，这是一个距离我们大约52.5亿光年的冷类星体。

观测表明，CQ 4479的质量约为太阳质量的200亿倍，并且每年增加约95个太阳质量的新恒星。与银河系相比，银河系每年形成的新恒星质量大约只有两到三个太阳质量。

CQ 4479的中心黑洞是太阳质量的2400万倍，并且以每年约0.3太阳质量增长。柯克帕特里克说，就恒星和黑洞占总质量的百分比而言，它们的增长速度相同。

这种同步演化与星系如何消亡的理论背道而驰。“一般认为应该先产生大量新恒星，然后再增加黑洞质量，”柯克帕特里克说。“而这个星系表明黑洞和恒星形成确实有共同演化的时期。”

研究团队估计，在五亿年中，该星系将拥有1000亿个太阳质量的恒星，但其黑洞将变得安静。这是因为所有恒星形成需要的星系冷气体都将被加热或吹走。