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学术   2024-08-16 09:13   湖北  


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几乎所有大质量星系的核心都包含一个超大质量黑洞(BH)。这些黑洞吸积的反馈通常被认为在确定大质量星系的静止状态中起着至关重要的作用,尽管最近的一些研究表明,即使是拥有最活跃黑洞的星系也没有表现出分子气藏或恒星形成速度的减少。因此,黑洞对星系恒星形成的影响仍然存在高度争议,缺乏直接证据。

2024年8月14日,南京大学王涛团队在Nature在线发表题为”Black holes regulate cool gas accretion in massive galaxies“的研究论文,该研究表明黑洞调节着大质量星系中低温气体的吸积

在这里,基于附近星系的大量样本,测量了黑洞和原子氢(HI)的质量,星际介质的主要成分,研究表明,HI气体质量与恒星质量之比(μHI = MHI/M*)与黑洞质量(MBH)的相关性比任何其他星系参数(包括恒星质量、恒星质量表面密度和凸起质量)更强。此外,一旦考虑μHI-MBH的相关性,μHI就会失去对其他星系参数的依赖,这表明MBHμHI的主要驱动因素。这些发现为BH吸积积累的能量如何通过喷射星际介质气体和/或抑制来自环星系介质的气体冷却来调节星系中的冷气体含量提供了重要证据。

如果黑洞吸积并‘推出’冷气体,短时间内会出现冷气体含量迅速下降的过程。此前的研究显示,即使是那些最活跃黑洞的宿主星系,也没有这一过程。这表明很可能是第二种方式占主导作用。而星系中原子氢气体是热气体冷却的直接产物。
该研究创新性地从探索近邻星系的黑洞质量与星系中原子氢气体的含量之间的关系入手,首次揭示了星系中心黑洞的质量是调制星系中原子氢气体含量的最关键的物理量:中心黑洞质量越高的星系其原子氢气体含量越低。原子氢气体是星系冷气体的主要组成部分,而冷气体又是星系中恒星形成的原料,因此这一发现对星系中心黑洞是否影响和如何影响星系中的冷气体含量及恒星形成提供了重要的观测证据。
黑洞调节星系中冷气体含量的方案示意图(图源自Nature
该结果对中心黑洞对宿主星系具体的反馈机制也作出了重要限制。因为原子氢气体是星系周气体冷却形成的初级产物。该发现意味着通过中心黑洞在其成长过程中释放的能量来调节星系周气体的冷却效率很可能是中心黑洞影响宿主星系形成演化的主要方式。


参考消息:
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07821-2

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