研究证实超大质量黑洞可能导致其宿主星系缺乏恒星形成气体

天文学家利用宇航局/欧洲航天局/加拿大航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到 GS-10578，这是一个巨大的静止星系，红移为 3.064(回溯时间为 117 亿年)，正在以每秒约 1,000 公里的速度喷出大量气体，这个速度足以摆脱星系的引力;这些快速移动的星系风被中心超大质量黑洞“推”出星系。

剑桥大学卡夫利宇宙学研究所天文学家弗朗西斯科德尤金尼奥和他的同事说：“今天的宇宙已经和以前不一样了。”

“本地巨大静止星系就像辉煌但遥远的恒星形成历史和强大而快速的淬灭的巨大残骸，其类似性在当今是无可比拟的。”

“韦伯让我们第一次见证了这些巨大星系在遥远的时代诞生和衰落的过程。”

“当红移达到 1.5-2 亿时(大爆炸后 30 亿至 40 亿年)，大质量静止星系几乎没有冷气体，而冷气体是恒星形成的燃料。”

“然而，缺失的燃料是被星暴消耗掉还是被超大质量黑洞的‘喷出’反馈带走，这个问题仍悬而未决。”

为了解答这个问题，天文学家在宇宙大爆炸后约 20 亿年观测了 GS-10578，这是一个大小与早期宇宙中的银河系相当的星系。

“根据早期的观测，我们知道这个星系处于淬灭状态：考虑到它的大小，它不会形成很多恒星，我们预计黑洞和恒星形成的终结之间存在联系，”德尤金尼奥博士说。

“然而，直到韦伯望远镜出现之前，我们还无法对这个星系进行足够详细的研究以证实这种联系，而且我们也不知道这种猝灭状态是暂时的还是永久的。”

GS-10578 在宇宙早期的质量非常大：它的总质量约为太阳质量的 2000 亿倍，其中大多数恒星形成于 125 亿至 115 亿年前。

研究人员利用韦伯望远镜探测到该星系正在以每秒约 1,000 公里的速度喷出大量气体，这个速度足以摆脱星系的引力。

这些快速移动的风被中心的超大质量黑洞“推出”出星系。

与其他拥有吸积黑洞的星系一样，GS-10578 拥有快速流出的热气体风，但这些气体云非常稀薄，质量很小。

韦伯发现了一种新的风成分，这是以前的望远镜无法看到的。

这种气体较冷，这意味着它密度更大，而且至关重要的是，它不会发出任何光。

韦伯望远镜具有极高的灵敏度，能够看到这些黑暗的气体云，因为它们遮挡了部分来自其后方星系的光线。

从该星系喷出的气体质量大于该星系继续形成新恒星所需的质量。

“我们找到了罪魁祸首。黑洞正在摧毁这个星系，并使其处于休眠状态，因为它切断了星系形成新恒星所需的‘食物’来源，”德尤金尼奥博士说。

“尽管早期的理论模型已经预测黑洞对星系有这种影响，但在韦伯之前，还无法直接探测到这种影响。”

“我们知道黑洞对星系有巨大的影响，也许它们会阻止恒星的形成，这是很常见的事，但直到韦伯望远镜发现之前，我们还无法直接证实这一点，”同样来自剑桥大学卡夫利宇宙学研究所的罗伯托·马约利诺教授说。

“这是韦伯在我们研究早期宇宙及其演化能力方面向前迈出的又一大步。”

该团队的研究成果发表在《自然天文学》杂志上。