黑洞变弱驱动恒星形成的愤怒率

天文学家已经证实了星系团簇的第一个例子，其中大量的恒星诞生在它的核心。研究人员利用来自NASA太空望远镜和美国国家科学基金会无线电天文台的数据，收集了有关宇宙中最大的黑洞如何影响其宿主星系的新细节。

银河星团是宇宙中最大的结构，由重力保持在一起，由成百上千个嵌入热气中的星系以及不可见的暗物质组成。已知最大的超大质量黑洞位于这些星团中心的星系中。

几十年来，天文学家一直在寻找在其中央星系中包含丰富的恒星托儿所的星系团。相反，他们发现了强大的巨大黑洞，它们通过高能粒子的射流将能量抽出，并使气体太热而无法形成许多恒星。

现在，科学家们已经获得了令人信服的证据，证明了一个星系团正在以快速的速度形成恒星，显然与恒星中心无效的黑洞有关。在这个独特的星团中，来自中心黑洞的射流似乎有助于形成恒星。研究人员使用了来自NASA钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜以及NSF卡尔·扬斯基超大型阵列（VLA）的新数据，以此为基础对该聚类进行了观测。

主持这项研究的麻省理工学院（MIT）的天文学家迈克尔·麦克唐纳（Michael McDonald）说：“这是天文学家很久以来一直试图找到的现象。”“这个集群表明，在某些情况下，黑洞的高能输出实际上可以增强冷却效果，从而导致严重后果。”

黑洞位于一个名为凤凰星系的星系团的中心，该星系位于凤凰星座内距地球约58亿光年的地方。拥有黑洞的大型星系被温度高达数百万度的热气体所包围。这种气体的质量相当于万亿个太阳，比星团中所有星系的总质量大数倍。

这种热气在X射线中发光时会损失能量，这将使其冷却，直到形成大量恒星。但是，在所有其他观测到的星系团中，由这样的黑洞驱动的能量爆发会阻止大部分热气体冷却，从而阻止了广泛的恒星诞生。

想象一下，在炎热的日子里，在您的房屋中运行空调，然后又开了柴火。加拿大滑铁卢大学的合著者布莱恩·麦克纳马拉（Brian McNamara）说，除非熄火，否则您的客厅无法适当降温。“类似地，当关闭星系团中黑洞的加热能力时，气体便可以冷却。”

麦当劳（McDonald）领导的一个团队先前曾在2012年报道过凤凰星团中快速恒星形成的证据。但是需要更深入的观察，以了解有关中央黑洞在中央银河系恒星重生中的作用以及将来可能发生的变化的详细信息。

通过结合对X射线，光学和无线电光的长期观察，研究人员的数据质量比以前的观察提高了十倍。新的钱德拉（Chandra）数据显示，在没有黑洞注入的能量的情况下，热气的冷却速度几乎达到了预期的速度。哈勃（Hubble）的新数据显示，沿着通往黑洞的细丝分布着约100亿个太阳质量的冷气体，并且每年以约500个太阳质量的速度从这种冷气体中形成年轻的恒星。相比之下，银河系中的恒星正在以每年约一个太阳质量的速度形成。

VLA的无线电数据显示，喷气机从中央黑洞附近爆炸。这些喷口可能会使钱德拉数据中检测到的热气中的气泡膨胀。喷射和气泡都证明了黑洞过去的快速增长。在这种增长的早期，黑洞与其母星系相比质量可能过小，这将使快速冷却不受控制。

麻省理工学院的研究员马修·贝利斯（Matthew Bayliss）说：“过去，黑洞过小而产生的爆发力太弱，无法加热周围的环境，使热气开始冷却。”加入辛辛那提大学。“但是随着黑洞变得越来越大，越来越强大，它的影响力也越来越大。”

当黑洞的爆发将气体从团簇中心带走时，冷却可以继续进行。与黑洞的加热影响相距较远时，气体的冷却速度快于其向团簇中心回落的速度。根据钱德拉（Chandra）和哈勃（Hubble）数据的比较，这种情况说明了观察到冷气位于型腔边界周围的现象。

最终，爆发将产生足够的湍流，声波和冲击波（类似于超音速飞机产生的音爆），以提供热源并防止进一步的冷却。这将一直持续到爆发停止并且冷气积聚可以重新开始为止。然后，整个循环可以重复。

密歇根大学的合著者马克·沃伊特说：“这些结果表明，黑洞暂时在辅助恒星的形成，但是当黑洞增强时，其效应将开始模仿其他星团中的黑洞，从而扼杀更多的恒星诞生。”密歇根州东兰辛的州立大学。

缺乏相似的物体表明星团及其巨大的黑洞相对快速地通过了快速恒星形成阶段。

最近发表在《天体物理学杂志》上的论文描述了这些结果。

###

参考：“冷却流的剖析：M. McDonald，BR McNamara，GM Voit，M。Bayliss，BA Benson，M。Brodwin，REA Canning，MK Florian，GP Garmire，M。Gaspari，MD Gladders，J。Hlavacek-Larrondo，E。Kara，CL Reichardt，HR Russell，A。Saro，K。Sharon，T。Somboonpanyakul，GR Tremblay和RJ van Weeren，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / ab464carXiv：
1904.08942

美国国家航空航天局（NASA）的马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）管理钱德拉（Chandra）计划。史密森尼天文观测台的钱德拉X射线中心控制着剑桥和马萨诸塞州伯灵顿的科学和飞行业务。NASA哈勃太空望远镜是NASA与ESA之间国际合作的项目。位于马里兰州巴尔的摩的AURA太空望远镜科学研究所进行了哈勃科学实验。国家射电天文台是美国国家自然科学基金会的机构，由美国联合大学（Associated University，Inc.）共同合作经营。