研究：黑洞会抑制邻近星系中的恒星生长

艺术家绘制的星系中心与超大质量黑洞。(NASA, ESA, Joseph Olmsted(STScI))

天文学家发现，据信存在于大多数星系中心的超大质量黑洞，其所发出的强烈辐射不仅会减缓其宿主星系中的恒星生长，也会减缓数百万光年外星系中的恒星生长。

美国亚利桑那大学（University of Arizona）在2月18日发布的新闻稿中指出，传统的观点认为，星系与星系之间距离遥远，所以它们主要各自独立演化。

但该校博士后研究员朱永达（Yongda Zhu，音译）所主导的一项研究显示，一个星系中非常活跃的超大质量黑洞可以影响数百万光年之外的其它星系。这表明星系演化可能比较像是一种群体的合作。

朱永达将这种概念称为“星系生态系统”（galaxy ecosystem），并将它与地球上相互交织的生态系统进行比较。他说：“活跃的超大质量黑洞就像一个饥饿的捕食者，主宰着整个生态系统。简而言之，它会吞噬物质，而且影响附近星系中恒星的生长。”

在众多黑洞中，有一小部分被称为“超大质量黑洞”，其中包括银河系中心的黑洞在内。它们的质量是太阳的数百万倍，有时候甚至数十亿倍。

尽管黑洞本身是看不见的，但当超大质量黑洞积极吞噬周围物质时，它们会在望远镜影像中呈现出极其明亮的光点，有时候会释放出比太阳强数千亿倍的能量。

天文学家将这些宇宙巨兽称为类星体，这是黑洞生命周期中的一个阶段，此时气体和尘埃形成一个旋转的圆盘，在向内螺旋运动的过程中释放出巨大的能量，通常比整个宿主星系还要明亮。

在这项研究中，研究人员探索了迄今为止观测到的最明亮的类星体之一：J0100+2802。这个类星体由一个质量约太阳120亿倍的超大质量黑洞驱动。来自该类星体的光线使天文学家得以观测到宇宙诞生之初的景象，那时宇宙甚至还不到10亿岁。

研究人员利用詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）测量了一种名为双电离氧（O III）的特定气体的辐射。双电离氧是氧的电离形式，可以追踪星系中近期发生的恒星形成活动。该气体比例的降低表明，大片冷气体云中理想的恒星形成条件遭到破坏。

他们观察到，在距离这个亮度极高的类星体100万光年半径范围内，星系之间存在着明显的差异：与紫外光相比，它们散发出的双电离氧较弱，这与近期恒星形成活动受到抑制的情况相符。

朱永达解释说，黑洞在吞噬大量物质的过程中以及它们以明亮的类星体形态存在时，会发出非常强烈的辐射，“这种强烈的热量和辐射会分解构成庞大星际气体云的氢分子，进而抑制其积累并形成新恒星的潜力。”

这是因为恒星的形成需要非常特定的条件，包括大量的低温氢分子，它是恒星形成的原始燃料。

天文学家先前已经知道，类星体通常位于年轻、快速成长的星系中心，它们会破坏自身所在星系内的这种气体，进而抑制局部恒星的形成。但这种破坏性影响是否会延伸到类星体所在的星系之外，这一点尚不清楚。

借由韦伯太空望远镜对J0100+2802所发出的光进行观测，研究人员首次发现了更大范围内恒星生长受到抑制的证据。这证明类星体不仅会抑制其所在星系中的恒星，还会抑制半径至少100万光年内的附近星系中的恒星。

朱永达说：“了解早期宇宙中星系之间的相互影响，有助于我们更好地了解我们自己的星系是如何形成的。”

上述研究成果发表在《天文物理期刊通讯》（Astrophysical Journal Letters）上。