天文学家在附近星系KUG 1208+386中心的超大质量黑洞旁探测到超高速风。这个星系大约九十亿年前便停止形成恒星。西班牙空间科学研究所周二在研究发表于Astronomy & Astrophysics后公布结果,并称这是首次在宁静星系中发现此类外流。该风速度约为光速的7%,即每秒约2.1万公里,以这一速度不到两秒即可绕地球一周。
超高速外流是黑洞吸积周围物质时从其附近发出的高度电离风。过去,天文学家几乎只在富含气体、仍在形成恒星或刚开始停止恒星形成的星系中发现它们。新结果打破了这一常见模式,因为KUG 1208+386已沉寂数十亿年,但它的星系核仍拥有活跃黑洞,而且黑洞周围保留着致密物质。这种星系整体与核心状态的强烈反差是研究的重要之处。
国际研究团队把欧洲航天局XMM-Newton天文台2009年取得的存档X射线观测、美国航天局NuSTAR望远镜2019年的数据,以及暗能量光谱仪2022年记录并在第一批数据中公开的光学光谱结合起来。研究人员从X射线光谱中的特征识别高速风,再用光学数据分析宿主星系的恒星形成历史,以及尺度遍及星系但弱得多的电离气体外流。
论文估算,黑洞核风的动能功率为每秒0.8至6.5乘以10的43次方尔格,相当于该黑洞爱丁顿光度的约1%至8%。这一数值远高于星系尺度电离外流约每秒10的40次方尔格的功率。观测还显示,视线方向有厚重气体遮蔽黑洞,核心周围的散射物质更为致密,说明这个看似死亡的星系中心仍存在富气体环境。
这些证据支持一种由风驱动的维持反馈机制。超高速风未必造成星系最初停止造星,却可能由仍在吸积的黑洞间歇释放,阻止气体充分冷却并重新形成恒星。天文学家过去常用射电喷流解释古老星系为何长期沉寂,新发现则增加了另一种可能机制。结果也表明,能否发出高速风或许更取决于黑洞附近的局部条件,而不是整个星系拥有多少气体。
研究人员强调,单个星系不能说明这种过程是否普遍。下一步将是在更大的宁静星系样本中寻找相似外流,以判断KUG 1208+386究竟是特殊个例,还是一类尚未被认识的系统。更多比较将检验哪些星系核条件能够产生高速风、宿主星系性质是否改变风的强度,以及这些外流在数十亿年间维持星系沉寂状态方面究竟发挥多大作用。
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