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，旨在厘清星系中央超大质量黑洞产生的激波如何影响恒星形成的过程。

研究团队选择了核心存在活动星系核（AGN）的星系作为研究对象。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。这类黑洞的质量可达太阳的数百万至数十亿倍，正大量吞噬气体和尘埃。当能量从核心向外释放、冲击周围被称为星际介质的气体云时，就会形成高速、强烈的激波。

这种激波也被称为活动星系核反馈（AGN 反馈）。它们向周围环境注入巨额能量，搅动作为恒星形成原料的气体和尘埃。过去普遍观点认为，这类反馈会抑制星系内部的恒星形成；但科学界早已猜测，该过程同样可能触发恒星诞生，从而推动星系的成长与演化。这项新研究则详细阐述了该现象的发生机制。

“我们由此看到，黑洞不仅是在星系中心吞噬物质；它们还在积极改造周围环境。”哈佛-史密森尼天体物理中心的研究人员莉萨·丘利（Lisa Kewley）在一份声明中表示，“这项研究帮助我们理解一套复杂的反馈循环，它在星系演化中扮演着关键角色。”

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，但并非所有都处于活跃状态。例如银河系核心的人马座 A*（Sgr A*）就相对安静。它吞噬物质的速率，大约相当于一个人每一百万年吃下一粒米。

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提供物质。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，即活动星系核。

这类活动星系核向外释放辐射；而黑洞“进食”的过程本身并不高效，大量未被吞噬的物质会沿两极方向排出。物质以两股等离子体喷流的形式向外猛烈喷发，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围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，同时也在向外抛射物质。”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，二者是相互关联的。

科研人员进行了三维分析，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，呈弧形和环状分布的新生恒星，大多出现在距离星系核心 2600-20000 光年的范围内。研究人员同时观察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，黑洞风同样能产生激波。

“激波最有趣的特点在于，它传播的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，在被观测的 9 个星系中都稳定出现。

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 日正式发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。