巨大的黑洞正在抑制宇宙中恆星的形成

研究的主要作者朱說：「傳統上，人們認為，由於星系距離如此遙遠，它們在很大程度上是自行演化的。」他的研究結果已發表。 天文物理學期刊通訊。 “但我們發現，一個星系中一個非常活躍的超大質量黑洞可以影響數百萬光年之外的其他星系，這表明星系的演化可以是團隊的努力。”

朱將這個概念描述為“銀河生態系統”，並將其與地球相互關聯的生態系統進行比較。 「一個活躍的超大質量黑洞就像一個主宰生態系統的飢餓的掠食者，」他說。 “換句話說，它吞噬物質並影響附近星系中恆星的生長。”

是什麼讓超大質量黑洞如此強大？

自從 1900 年代初首次提出黑洞以來，它就一直讓科學家和公眾著迷。這些物體代表了宇宙中的一些極端條件，其中引力非常強，如果它們接近，附近的物質甚至光都會被吸引進來。

一種被稱為超大質量黑洞的特殊類別，包括銀河系中心的黑洞，其質量可能是太陽的一百萬倍或更多倍。儘管黑洞本身是看不見的，但當它們積極消耗周圍的物質時，它們會變得異常明亮。

在這個被稱為類星體的活躍階段，氣體和塵埃在黑洞周圍形成一個旋轉盤，當黑洞向內塌縮時釋放出大量能量。這些類星體的光芒如此明亮，甚至超過了整個宿主星系。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡之謎帶來新發現

詹姆斯韋伯太空望遠鏡的第一個數據揭示了一些意想不到的事情。天文學家注意到，早期宇宙中一些最亮類星體周圍的區域包含的星係比之前認為的要少。由於大型星系通常形成密集的星團，這引發了一些問題。

「我們受夠了，」朱說。 「昂貴的 JWST 壞了嗎？」他笑著補充道。 “然後我們意識到這些星係可能確實存在，但很難探測到，因為它們的新恆星形成受到抑制。”

這項見解引導研究人員探索一種新的可能性。也許類星體的強烈輻射不僅影響了它們自己的星系，而且還限制了附近星系的恆星形成。

類星體抑制恆星形成的證據

為了探索這個想法，研究小組重點研究了已知最亮的類星體之一，J0100+2802。這個物體由一個質量約為太陽120億倍的超大質量黑洞提供動力。由於它的光已經傳播了超過 130 億年，因此它可以讓我們一睹宇宙不到 10 億年的歷史。

研究小組利用 JWST 測量了 O III 的排放量，O III 是氧的電離形式，代表最後的恆星形成。他們發現距離類星體約一百萬光年的星系顯示出比其紫外光更微弱的 O III 發射。這種模式表明這些星系中的恆星形成最近受到抑制。

朱說：“眾所周知，黑洞會‘吃’很多東西，但在活躍的吞噬過程中，以及在發光類星體的形式下，它們也會發出非常強烈的輻射。” “強烈的熱量和輻射撕裂了構成巨大星際氣體雲的氫分子，切斷了它們積累和形成新恆星的潛力。”

輻射如何破壞恆星的誕生

恆星是在非常特殊的條件下形成的，依賴大量的分子氫氣。這種氣體是建造新恆星的原料。科學家已經知道類星體可以摧毀星系中的這種氣體，從而有效地阻止當地恆星的形成。

目前還不確定這種效應是否會擴展到單一星系之外。透過觀察早期宇宙中的類星體，研究人員發現了強有力的證據，顯示這種效應的影響範圍比之前想像的要遠得多。

朱說：“我們第一次證明這種輻射在星系際尺度上影響宇宙。類星體不僅抑制其宿主星系，而且還抑制半徑至少一百萬光年範圍內的附近星系。”

為什麼 JWST 至關重要

朱說，如果沒有詹姆斯韋伯太空望遠鏡，這項發現就不可能實現。由於宇宙的膨脹，來自非常遙遠的物體（例如 J0100+2802）的光已擴展到紅外線波長。早期的望遠鏡無法偵測到這種明亮的紅外線光。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡的先進靈敏度使天文學家能夠以前所未有的細節觀察這些早期宇宙事件，為了解星系如何形成和演化打開了一個新視窗。

這對銀河系及其他地區意味著什麼

銀河系本身可能曾經經歷過類星體階段，儘管它目前並不活躍。研究人員現在正在研究這一階段如何影響我們銀河系及其周圍環境的發展。

展望未來，團隊計劃研究更多的類星體，以確定這種現像是否普遍存在。此外，還可以更了解這些相互作用背後的機制以及其他因素如何發揮作用。

「了解星系如何影響早期宇宙有助於我們更好地了解星係是如何形成的，」朱說。 「我們現在意識到，超大質量黑洞在星系演化中發揮的作用比我們想像的要大得多：充當宇宙掠奪者，影響早期宇宙附近星系中恆星的生長。”