研究表明，当黑洞不再吞噬任何东西，这将是一件十分惊人的事情
简介：黑洞不活跃，会发生什么？科学家发现了一个星系，其中心黑洞并不活跃，同时其周边区域恒星形成速度非常快，像是黑洞的不活跃导致周边粒子得以冷却为分子，形成恒星。
图解：这幅画是一位艺术家画的天鹅座X-1黑洞。它是在一颗大恒星下沉时形成的。图中，这个黑洞从它旁边的蓝色恒星中吸取物质。图源：NASA
黑洞以其巨大而又无情的吞噬能力而闻名。这些质量致密的物体会吞噬周围的物质，即使是光也无法逃脱强大的引力。
但当黑洞处于静止状态，让物质在太空中漂浮时会发生什么呢。
天文学家最近观测到一个相当被动的黑洞，它不影响遥远星系团中的周围环境。黑洞的不活动并没有吞噬物质本身，而是让周围的恒星繁衍生息。
这一发现在本周发表在《天体物理学杂志快报》上的一份研究报告中有详细说明。
图解：钱德拉X射线天文台瞥见了星系团中心的被动黑洞。图源：NASA
天文学家利用美国宇航局的钱德拉X射线天文台，以及哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜，观测到了距离地球99亿光年的星系团中的黑洞。
图解：钱德拉望远镜在环绕地球的轨道上。图源：NASA。
由于星系团异常的恒星形成活动，他们首先被吸引到星系团。这些恒星在被称为SPARCS1049的星系团中以每年约900个新太阳的质量形成。这种恒星形成的速度比我们银河系形成恒星的速度快300多倍。
图解：这张图片展示了艺术家对斯皮策太空望远镜的印象。背景是斯皮策拍摄的银河系平面的红外图像。图源：NASA。
支持这项新研究的天文学家团队想知道SpARCS1049中新生恒星的来源，他们认为这可能与星系团的黑洞有关。
钱德拉的进一步观察显示，虽然星系团中大部分气体的温度约为6500万度，但在距离SpARCS1049中心约8万光年的地方，气体的密度更高，温度更低。这一区域是恒星形成的主要区域，因为恒星需要较冷的气体才能诞生，使气体变成分子，其原子可以结合在一起。
在大约1000万摄氏度的低温下，一些较冷的气体表明其他未被发现的气层已经冷却到更低的温度，这将使所有这些恒星形成。
黑洞处于非活动状态，不会加热周围气体。因此，可以冷却足够多的气体，并允许这些巨大的恒星使用。
这项研究的主要作者、加拿大蒙特利尔大学的研究人员朱莉·赫拉瓦切克·拉伦多在一份声明中说：“这让我想起了'山中无老虎,猴子称大王’这句老话。在这里，老虎或黑洞是安静的，猴子或星星是非常活跃的。”
长期以来，天文学家一直认为，如果不存在吞噬星系周围物质的活跃黑洞，恒星形成率将达到历史最高水平。在星系团SpARCS1049中所做的观测首次证明了黑洞的这种理论行为，以及它们是如何影响周围环境的。
蒙特利尔大学研究员、该研究报告的合著者卡特·瑞亚在一份声明中说：“这种黑洞的关闭可能是早期宇宙中恒星形成的关键途径。”
研究小组还认为，星系团中心缺乏稠密气体正是阻止黑洞成为一个完整的活跃宇宙的原因野兽。那个黑洞缺乏燃料来源，这就阻止了爆发。
图解：银河系中心的特写镜头，显示了拱门星团（左上中）的新细节，以及银河系的超大质量黑洞（亮点，右中）。图源：NASA。
摘要：宇宙学模拟以及越来越多的观测证据表明，超大质量黑洞在整个宇宙时间内对恒星的形成起着根本性的调节作用。这一点在星系团的例子中得到了清楚的证明，在星系团中，来自中心黑洞的强大反馈阻止了热的星系团内气体急剧冷却，从而将预期的恒星形成速率降低了几个数量级。然而，这些结论几乎完全基于附近的星团。
基于新的钱德拉X射线观测，我们提出了在高红移星系团SpARCS104922.6+564032.5（z=1.709）中，在没有超大质量黑洞反馈的情况下发生的大规模失控冷却的第一个观测证据。炽热的星团内气体似乎正在推动恒星形成的大爆发（≈900~M⊙yr−1），这一爆发被来自中央星系的几十个kpc所抵消。这次爆发与最冷的星系团内气体是同一空间的，但与星系团中的任何星系都没有联系。在不到一亿年的时间里，这种失控的冷却可以形成与银河系相同数量的恒星。因此，星团内恒星不仅是由潮汐剥离和星系团的分裂产生的，而且也可以由早期热的星团内气体的失控冷却产生。
总的来说，这些观测结果显示了当超大质量黑洞反馈不能在星团中运行时的巨大影响。他们指出，在超密度最高的星团和原星团中，失控冷却可能是一种新的重要机制，为早期宇宙中恒星形成的大规模爆发提供燃料。
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选文：天文志愿文章组-曜
翻译：天文志愿文章组-武薇
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终审：天文志愿文章组-零度星系
排版：天文志愿文章组-零度星系
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：网站：https://www.inverse.com/science/super-passive-black-hole
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