天體物理學家對黑洞在其自身星系之外的影響感到驚訝

在幾乎每一個質量足夠大的星系的中心都有一個黑洞,其引力場雖然非常強烈,但隻影響到星系中心周圍的一個小區域。盡管這些物體比它們的宿主星系小幾千幾萬倍,但我們目前的觀點是,只有當星系的演化受到這些黑洞活動的調節時,我們才能理解宇宙,因為沒有它們,就無法解釋觀察到的星系的特性。

天體物理學家對黑洞在其自身星系之外的影響感到驚訝

理論預測表明,隨著這些黑洞的增長,它們會產生足夠的能量來加熱並將星系內的氣體驅趕到很遠的地方。因此,觀察和描述這種能量與星系相互作用並改變其演變的機制是當今天體物理學的一個基本問題。

考慮到這一目標,加那利群島天體物理研究所(IAC)的研究員伊格納西奧-馬丁-納瓦羅(Ignacio Martín Navarro)領導的一項研究更進一步,試圖觀察從這些黑洞周圍發出的物質和能量是否能夠改變進化,不僅是主星系的進化,而且是它周圍的衛星星系在更遠的地方的進化。為了做到這一點,研究小組加入了斯隆數字天空勘測計劃,這使得他們能夠分析數千個星系群和星系團的屬性。這項研究是在伊格納西奧在馬克斯·普朗克天體物理研究所逗留期間開始的,其結論於2021年6月9日發表在《自然》雜誌上。

“令人驚訝的是,我們發現衛星星系形成了更多或更少的恆星,這取決於它們相對於中心星系的方向,”馬克斯-普朗克天文研究所(MPIA,德國)的研究員和文章的共同作者Annalisa Pillepich解釋道。為了嘗試解釋這種對衛星星系屬性的幾何效應,研究人員使用了一個名為Illustris-TNG的宇宙學模擬,其代碼包含了處理中心黑洞和其宿主星系之間互動的特定方式。就像觀測結果一樣,Illustris-TNG模擬顯示了衛星星系中恆星形成率的明顯調制,這取決於它們相對於中心星系的位置。

這一結果具有雙重重要性,因為它為中心黑洞在調節星系演化中發揮重要作用的觀點提供了觀測支持,這是我們目前對宇宙理解的一個基本特徵。然而,由於難以測量真實星系中黑洞可能產生的影響,而不是只考慮理論上的影響,這一假說不斷受到質疑。

那麼,這些結果表明,在黑洞和它們的星系之間存在著一種特殊的耦合,通過這種耦合,它們可以將物質驅逐到距離星系中心很遠的地方,甚至可以影響到附近其他星系的演變。”因此,我們不僅可以觀察到中心黑洞對星系演化的影響,而且我們的分析為了解互動的細節開辟了道路,”作為文章第一作者的Ignacio Martín Navarro解釋道。

這項工作之所以能夠進行,是因為兩個群體之間的合作:觀察者和理論家,他們在銀河系外天體物理學領域發現,宇宙學模擬是了解宇宙行為方式的一個有用工具。

來源:cnBeta