科學家發現黑洞為古代宇宙中的分子氣體噴泉提供動力

一幅插圖顯示了類星體J2054-0005的分子氣體流出。(Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：天文學家在新生宇宙中發現了一個由超大質量黑洞驅動的類星體。引人注目的是，這個類星體似乎正在噴出分子氣體，這是形成新恒星所需的原材料。
這一發現有助於證實一些理論，即一些星係中的恒星形成似乎已經放緩至幾乎完全停止。
這顆類星體被命名為J2054-0005，由智利北部的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）觀測到。我們看到它大約在128億年前，當時宇宙還不到10億歲。
類星體是“準恒星射電源”的縮寫，是一些活躍星係中心致密區域的名稱，在那裏，一個正在進食的超大質量黑洞對周圍的物質進行超熱處理，並發射出強大的物質射流，導致難以置信的明亮光發射。
當類星體在很遠的地方被看到時，它們看起來像點狀的類光恒星源，可以用來研究早期宇宙中發現的情況。長期以來，人們一直懷疑這些區域會強烈影響周圍的星係，但科學家們表示，這是我們第一次看到由早期宇宙類星體宿主星係中分子氣體外流驅動的恒星形成受到抑製的確鑿證據。
當一個小區域密度過大並在自身重力作用下坍縮時，恒星在巨大的分子氣體雲中形成。這個恒星前氣體團繼續從星雲中聚集質量，最終成為原恒星。原恒星繼續收集氣體並不斷增長，直到其質量足以在其核心引發氫到氦的核聚變，這一過程定義了一顆成熟的恒星。
一個星係中的分子氣體越豐富，它誕生高濃度恒星的強度就越大，導致大量恒星在所謂的“恒星爆發”期間產生。相反，如果這種氣體被推出星係進入星係間空間，速度超過恒星形成過程消耗的速度，這些所謂的分子外流就會抑製恒星形成。
研究小組共同負責人、北海道大學助理教授德拉甘·薩拉克在一份聲明中說:“理論工作表明，分子氣體外流在星係形成和演化的早期階段起著重要作用，因為它們可以調節恒星的形成。”“類星體是特別高能的來源，所以我們預計它們可能能夠產生強大的外流。”
在類星體的陰影下
該團隊的聯合負責人、築波大學助理教授橋本拓哉（Takuya Hashimoto）表示，J2054-0005被選為研究這些外流及其影響的觀測目標，因為它是遙遠宇宙中最亮的類星體之一。
與此同時，ALMA由66個高精度天線組成一台望遠鏡，被選中觀測J2054-0005，因為該團隊認為它是世界上唯一一台具有足夠靈敏度和頻率覆蓋範圍的望遠鏡，可以探測目標類星體的分子氣體流出

圖表顯示了來自J2054-0005左右的分子流出物中OH分子吸收的光的光譜（圖片來源:ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）根據Dragan Salak等人的《天體物理學雜誌》修改。2024年2月1日）
研究小組通過光吸收模式發現了外流的分子氣體，這意味著研究人員沒有看到直接來自鍵合的氧和氫原子分子或組成分子的“氫氧化物”（OH）分子的微波輻射。
“相反，我們觀察到了來自明亮類星體的輻射——而吸收意味著OH分子碰巧吸收了來自類星體的一部分輻射，”Salak說。“因此，這就像通過觀察氣體在光源前投射的‘影子’來揭示氣體的存在。”
該團隊的發現代表了早期宇宙中類星體分子外流的第一個有力證據，從而證實了恒星形成在宇宙嬰兒期是如何減緩的。
“分子氣體是星係的一個非常重要的組成部分，因為它是恒星形成的燃料，”薩拉克總結道。“我們的發現表明，類星體能夠通過向星係間空間噴射分子氣體來抑製其宿主星係中的恒星形成。”
該團隊的研究發表在《天體物理學雜誌》上。