银河幸免于黑洞的盛宴–“违背了所有当前的科学预测”

星系的插图称为CQ4479。位于银河系中心的极活跃的黑洞消耗的物质是如此之快，以至于物质旋转进入黑洞的中心时就会发光，从而形成发光的类星体。类星体会产生强烈的能量，这种能量被认为可以阻止所有恒星的诞生，并对银河系的生长造成致命的打击。但是SOFIA发现，银河系CQ4479幸存下来了这些巨大的力量，它保持着足够的冷气体（以棕色表示在边缘附近），每年可以诞生约100个太阳大小的恒星（以蓝色表示）。这一发现促使科学家们重新思考他们的银河系进化理论。

人们认为，最饥饿的黑洞吞噬了周围的大量物质，从而终结了其宿主星系的生命。这个盛宴的过程是如此激烈，以至于当旋转的物质被吸入黑洞的腹部时，它会产生一个高能的物体，称为类星体（quasar），这是宇宙中最明亮的物体之一。现在，研究人员发现了一个星系，该星系通过继续诞生新恒星（每年约100个太阳大小的恒星）来生存黑洞的强大力量。

美国国家航空航天局（NASA）的望远镜在飞机上的发现，即平流层红外天文学观测台，可以帮助解释巨大的星系是如何形成的，即使当今的宇宙由不再形成恒星的星系主导。结果发表在《天体物理学杂志》上。

堪萨斯大学劳伦斯·堪萨斯大学助理教授，该研究的合著者艾里森·柯克帕特里克说：“这表明活跃的黑洞的生长并不能立即停止恒星的诞生，这违背了所有当前的科学预测。” 。“这使我们重新思考关于星系如何演化的理论。”

在试飞期间，SOFIA的望远镜门打开，高高耸入内华达山脉上空的雪山。SOFIA是一架改装的波音747SP飞机。

SOFIA是美国国家航空航天局（NASA）与德国航空航天中心（DLR）的联合项目，研究了一个距离遥远的星系，该星系位于52.5亿光年之外，被称为CQ4479。其核心是一种特殊类型的类星体，柯克帕特里克（Kirkpatrick）最近发现它称为“冷类星体”。在这种类星体中，活跃的黑洞仍在以其宿主星系的物质为食，但是类星体的强烈能量并未破坏所有的冷气，因此恒星可以继续形成并且星系可以继续生存。这是研究人员第一次对冷类星体进行详细研究，直接测量黑洞的生长，恒星的出生率以及为星系提供燃料的冷气量。

堪萨斯州劳伦斯市堪萨斯大学的博士后研究员，这项研究的主要作者凯文·库克说：“我们惊讶地看到另一个奇怪的星系违背了当前的理论。”“如果这种串联增长继续下去，那么黑洞及其周围的恒星在银河系到达生命尽头之前的质量将增加三倍。”

2016年，在SOFIA的平流层红外天文观测台上安装了一台名为``高分辨率机载宽带摄像机+（HAWC +）''的红外摄像机。这款天文相机使用远红外光拍摄图像，从而可以研究恒星和行星形成过程的低温早期阶段。HAWC +包括一个偏振计，一种用于测量入射光波对准的设备。借助旋光仪，HAWC +可以在恒星形成区域以及银河系中心超大质量黑洞周围的环境中绘制磁场图。这些新的地图可以揭示磁场强度和方向如何影响星际云凝结形成新恒星的速度。由NASA喷气推进实验室的C. Darren Dowell带领的团队开发了该仪器，其中包括来自十几个机构的参与者。

作为宇宙中最明亮，最遥远的天体之一，类星体或“准星体无线电源”众所周知很难观察到，因为它们常常使周围的一切变得明亮。当一个特别活跃的黑洞从其周围的星系中消耗大量物质，从而产生强大的引力时，它们就会形成。随着越来越多的材料向黑洞中心旋转的越来越快，材料变热并发出明亮的光。类星体产生的能量如此之多，以至于常常使它周围的一切都黯然失色，从而使人们无法观察其星系。目前的理论预测，这种能量会加热或排出形成恒星所需的冷气，从而阻止恒星的诞生并给银河系的生长带来致命的打击。但SOFIA透露，在相对较短的时间内，星系的恒星诞生可以继续，而黑洞的盛宴继续为类星体的强大力量提供动力。

SOFIA并没有直接观察新生恒星，而是使用其9英尺望远镜来检测从恒星形成过程中加热的尘埃辐射出的红外光。利用SOFIA的高分辨率机载宽带Camera-Plus或HAWC +仪器收集的数据，科学家们能够估算出过去1亿年的恒星形成量。

库克说：“ SOFIA让我们看到了这两个过程可以共存的短暂时光。”“它是唯一能够在这个星系中研究恒星诞生而又不会被强烈发光的类星体所淹没的望远镜。”

黑洞和恒星共同生长的短窗口代表了星系死亡的早期阶段，其中星系尚未屈服于类星体的毁灭性影响。需要对SOFIA进行持续的研究，以了解许多其他星系是否在经历了类似的黑洞和恒星共同生长阶段之后才最终达到寿命终点。计划于2021年发射升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜对未来的观测可能揭示出类星体如何影响其宿主星系的整体形状。

参考 ：“光之死：X射线衰落的冷类星体，z〜0.405”，作者：Kevin C. Cooke，Allison Kirkpatrick，Michael Estrada，Hugo Messias，Alessandro Peca，Nico Cappelluti，Tonima Tasnim Ananna，Jason Brewster，Eilat Glikman，Stephanie LaMassa，TK Daisy Leung，乔纳森·特朗普（Jonathan R.Trump），特蕾西·简·特纳（Tracey Jane Turner）和C.梅根·乌里（C.Megan Urry），2020年11月6日，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / abb94a

SOFIA是NASA和德国航空航天中心的联合项目。NASA位于加利福尼亚州硅谷的Ames研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚市的大学空间研究协会以及斯图加特大学的德国SOFIA研究所合作管理SOFIA计划，科学和任务运营。该飞机由位于美国加利福尼亚州帕姆代尔的美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心703号楼进行维护和运营。HAWC +仪器是由NASA喷气推进实验室（JPL）领导的多机构团队开发并交付给NASA的。