黑洞釋放出巨大能量，驅(qū)動類星體產(chǎn)生，亮度超過整個星系！

幾乎所有星系中心都有超大質(zhì)量黑洞，它們是空間中密度超乎想象的致密區(qū)域，任何東西（即使是光）都無法逃脫。當這樣一個質(zhì)量為太陽數(shù)百萬倍或數(shù)十億倍的黑洞吞噬物質(zhì)時，它被一個旋轉(zhuǎn)的氣體圓盤包圍著。當這個圓盤中的氣體落向黑洞時，它會釋放出巨大能量。這種能量創(chuàng)造了一個明亮而強大的星系核心，稱為類星體，它的光可以大大超過其宿主星系。天文學家普遍認為，類星體的能量是限制大質(zhì)量星系增長的原因。

在未來詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)射后不久，科學家們計劃在一個名為Q3D的計劃中，研究精心挑選的三個類星體對其宿主星系的影響。與其宿主星系相比，超大質(zhì)量黑洞非常小，相對于整個月球的大小，它相當于一便士。盡管如此，超大質(zhì)量黑洞對它們居住的星系有著巨大影響。海德堡大學研究小組負責人、Q3D首席研究員多米尼卡·懷勒扎萊克(Dominika Wylezalek)表示：

在物理上非常小的物體上，超大質(zhì)量黑洞似乎對星系的演化，并最終影響宇宙面貌產(chǎn)生了巨大的影響。20年前，科學家們假設(shè)類星體在限制星系增長方面起著關(guān)鍵作用，但具體的觀測證據(jù)出人意料地難以獲得。科學家們認為，類星體狂風每年釋放出相當于數(shù)百個太陽質(zhì)量的物質(zhì)。當類星體風席卷銀河系的圓盤時，原本會形成新恒星的物質(zhì)被猛烈地從銀河系帶走，導(dǎo)致恒星的誕生停止。

三個類星體及其宿主星系

但是，觀測類星體在其宿主星系上的影響和覆蓋范圍仍然是現(xiàn)代天體物理學中一個尚未解決的重大問題，韋伯望遠鏡或?qū)⒖梢愿淖冞@一點。除了超高靈敏度、分辨率和紅外視覺外，韋伯的能力還包括獨特的三維成像光譜學。這種特殊的觀測技術(shù)使研究小組能夠獲得視野中每一個像素的詳細光測量結(jié)果，它將許多波長稍有不同的圖像拼接在一起。

這使得科學家可以在空間上繪制星系內(nèi)的氣體運動圖，這項技術(shù)將使科學家能夠探測附近和遙遠星系中的恒星、氣體和塵埃，從而徹底改變對超大質(zhì)量黑洞與其宿主星系之間關(guān)系的理解。馬里蘭大學帕克分校天文學教授、聯(lián)合首席研究員西爾萬·維勒克斯(Sylvain Veilleux)解釋說：成像光譜學對我們來說很重要，因為這些遙遠類星體中的風不一定是對稱。因此需要每個位置的光譜來確定它們的幾何形狀，并能夠從這些風以及它們對宿主星系的影響中提取重要信息。

Q3D研究團隊將研究三個明亮的類星體，以測量在超大質(zhì)量黑洞上吸積物質(zhì)所產(chǎn)生的活動，以及宿主星系是如何受到這種活動的影響。研究團隊選擇這三個類星體是出于科學原因，但也是為了測試和評估韋伯太空望遠鏡的能力。這些類星體離地球跨越非常大距離，從相對較近到非常遙遠。在它們各自的距離上，也是最亮的類星體之一，并且已知有物質(zhì)流出。強大的類星體外流似乎阻止了星系氣體形成新的恒星和生長銀河系。

科學家們認為，這種類星體與星系的聯(lián)系對于決定星系如何從早期宇宙演的至關(guān)重要。這對比銀河系大幾倍的星系尤其重要，因為類星體宿主通常是質(zhì)量更大的星系。與周圍的物質(zhì)相比，類星體非常明亮，因此研究人員正在開發(fā)特殊的軟件工具，使他們能夠研究這些現(xiàn)象。當類星體在20世紀50年代被發(fā)現(xiàn)時，它們是明亮的射電源，看起來就像照相底片上的恒星，所以它們被稱為“準恒星射電源”。

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博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心

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