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宇宙最明亮星系其实内心是超大黑洞
活跃星系是夜空中最明亮最引人注目的天体之一。它们往往非常巨大而遥远,中央潜伏着超大质量黑洞。随着物质坠落黑洞,它们放射出数量惊人的能量。最近,天文学家发现一些活跃星系躲在巨大的气体和尘埃云后面。一直以来,科学家不知道这些罕见的星系如何形成,又如何 “ 进食 ”。

类星体W2246-0526艺术概念图


类星体W2246是迄今为止发现的宇宙内最明亮的星系。通过研究,天文学家进一步了解W2246的起源。他们发现了明确迹象,证明W2246通过与其它星系合并,逐渐拥有现在的庞大身躯。研究论文刊登在《科学》杂志上。  


广域红外探测器


2010年,广域红外探测器(WISE)在进行全天域红外观测时发现了W2246。不过,我们不知道它今天的模样。观察遥远的宇宙天体时,我们探测到的光线需要经过很长时间才能进入我们的视线。这个星系距地球异常遥远。WISE观测到的是远古时代的W2246影像,当时的宇宙年龄只有现在的8%左右。


W2246拥有超乎寻常的亮度,是银河系的1万倍。2016年,科学家曾借助先进的望远镜——包括阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)、哈勃太空望远镜和赫歇尔太空望远镜——对W2246进行观测,证实它是迄今为止在宇宙内发现的最明亮星系。


ALMA阵列获取的W2246及其伴侣的影像


W2246释放的能量来自于中央的一个紧凑区域。观测图像显示这个区域存在一个引人注目的炙热高压气云,可能以气泡的形式朝着各个方向膨胀。借助ALMA阵列和央斯基甚大阵列(JCLA),智利的科学家塔尼奥·迪亚兹·桑托斯和其他11位天文学家对W2246进行了最新一轮观测,揭示W2246内气体和尘埃云的空前细节。


赫歇尔太空望远镜


W2246是否不靠吞噬附近星系便拥有超乎寻常的亮度?长久以来,这个问题一直困扰天文学家,同时也挑战有关星系形成的理论。新观测结果表明很多伴星系都被无情吞噬,证据之一便是连接富碳固态物质(与柴油机油烟类似)的尘桥。这些尘桥暴露了伴星系物质坠入超大质量黑洞的轨迹。


尘桥的存在至关重要,因为构成这些尘埃的物质只能由大质量恒星内部的核反应产生,在恒星发生超新星爆炸时散播到这个星系周围。这意味着W2246周围的气体一度环绕星系内的恒星——可能是周围的星系——而后W2246才开始上演当前的剧烈活动。新观测获取的图像不仅让科学家洞察这个星系当前的活动,同时也有助于了解它的早期演变。


 ALMA阵列


尘桥一定被加热,否则ALMA阵列无法观测到。占据尘桥的年轻恒星或者来自W2246核心的辐射都能做到这一点。尘桥内的气体状态说明,即使W2246是主要热源,桥内气体仍会因自身引力发生塌陷,在致密的物质云中形成新恒星。中央的黑洞以这些恒星为食,为W2246提供燃料。


根据伴星系的相对速度和彼此间的距离,科学家能够推断出它们的质量。据科学家估计,当前的交互已经持续了近2亿年。科学家根据这一发现确定坠落黑洞的气体速度。研究表明坠落速度足以让W2246上演剧烈的能量输出。


艺术概念图,活跃星系核的喷流


不过,科学家仍无法获取紧凑W2246核心内部活动的细节,因为他们无法观测到“物质雨”坠落黑洞的过程。黑洞随后加热坠落的物质,将它们驱逐。为了了解W2246心脏地带的活动,科学家需要进行更细致的观测。借助ALMA阵列和将于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜,科学家有望揭示W2246伴星系内部及周围的气体和尘埃如果移动和分布,又如何演变成被黑洞吞噬的恒星。


半人马座A,内部潜伏着一个特大质量黑洞


这些观测不仅能够洞察W2246这个最为极端的星系,同时也有助于科学家了解哪些过程造就了更为普通的星系,需要哪些条件才能点燃星系,让星系进入最明亮的阶段。科学家指出大约1亿年后,W2246将完成吞噬附近星系的过程,亮度随之降低。这意味着它将失去“宇宙内最明亮星系”的头衔。这很正常,毕竟没有什么东西是永远不变的。


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来自:昆仑冷月  > 天文地理
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