一項新發現有助於闡明活動黑洞是如何透過刺激或扼殺新恆星的發展來不斷塑造其星系的。天文研究發現，超大質量黑洞會加速星系中的氣體，透過強大的風力對恆星的發展產生重大影響。這項研究為我們進一步了解黑洞如何塑造星系提供了重要依據。

類星體風（淺藍色）從超大質量黑洞周圍的吸積盤（橘紅色）上發射出來的藝術家印象圖。圖片來源：NASA/CXC/M.Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration

宇宙動力學：星系中的氣體加速

一個遙遠星系中的氣體雲正被星系中心的超大質量黑洞發出的爆炸性輻射以每秒超過10000英里的速度越來越快地推向鄰近的恆星。這項發現有助於闡明活動黑洞是如何透過刺激或扼殺新恆星的發展來不斷塑造星系的。

威斯康辛大學麥迪遜分校天文學教授凱瑟琳-格里爾（Catherine Grier）和應屆畢業生羅伯特-惠特利（Robert Wheatley）領導的研究小組利用多年來從類星體（一種特別明亮和湍流的黑洞，位於數十億光年外的寶瓶座）收集的數據揭示了這種加速氣體。他們在麥迪遜舉行的美國天文學會第244次會議上展示了他們的發現。

科學家認為黑洞位於大多數星系的中心。類星體是一種超大質量黑洞，周圍環繞著被黑洞巨大引力拉入的物質盤。

類星體風（淺藍色）從超大質量黑洞周圍的吸積盤（橘紅色）上發射出來的圖像。右側插圖是來自類星體SBS 1408+544 的兩個光譜，顯示了吸收光的左移，揭示了類星體風推動氣體加速的過程。資料來源：NASA/CXC/M.Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration

類星體照明機制

「圓盤中的物質一直在向黑洞墜落，這種拉扯的摩擦力會加熱圓盤，使它變得非常非常熱，非常非常亮，」格里爾說。 “這些類星體真的很亮，由於從圓盤內部到遠處的溫度範圍很大，它們的輻射幾乎覆蓋了所有的電磁波譜”。

明亮的光線使類星體幾乎和宇宙一樣古老（多達130 億光年之遠），其輻射範圍之廣使其對天文學家探測早期宇宙特別有用。

類星體SBS 1408+544 的影像，十字準線中心的藍點。圖片來源：Jordan Raddick 與SDSS 合作小組

黑洞風的觀測啟示

研究人員利用斯隆數位巡天計畫（Sloan Digital Sky Survey）現在稱為”黑洞映射器混響繪圖計畫”（Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project）的一項計畫收集到的八年多來對一顆名為SBS 1408+544 的類星體的觀測資料進行了研究。他們透過發現類星體中消失的光–被氣體吸收的光–來追蹤由氣態碳組成的風。但是，SBS 1408+544 的光影並沒有在光譜中表示碳的正確位置被吸收，而是隨著每一次對SBS 1408+544 的觀察，光影都會偏離原點更遠。

惠特利說：”這種變化告訴我們，氣體正在快速移動，而且速度一直在加快。風在加速，因為它受到從吸積盤上噴出的輻射的推動。”

包括格里爾在內的科學家曾表示，他們先前曾觀測到來自黑洞​​吸積盤的加速風，但這項說法尚未得到更多觀測數據的支持。新的結果來自近十年來對SBS 1408+544進行的約130次觀測，這使得研究小組能夠以極高的置信度確定速度的增加。

黑洞風對銀河系演化的影響

天文學家對從類星體擠出氣體的風很感興趣，因為這可能是超大質量黑洞影響其周圍星系演化的一種方式。

惠特利說：「如果它們的能量夠大，風可能會一直吹到宿主星系，在那裡它們可能會產生重大影響。”

根據不同的情況，類星體的風可以提供壓力，將氣體擠壓在一起，加速宿主星系中恆星的誕生。或者，它可能會沖走這些燃料，阻止潛在恆星的形成。

“超大質量黑洞很大，但與它們所在的星系相比真的很小，”格里爾說，他的工作得到了美國國家科學基金會的支持。 “但這並不意味著它們不能相互’對話’，這是一個黑洞與另一個黑洞對話的一種方式，我們在模擬這類黑洞的影響時必須考慮到這一點”。

關於SBS 1408+544 的研究報告於6 月11 日發表在《天文物理學報》。