为什么很多星系中心都有凸起？原来又是超大质量黑洞从中作祟！

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天文学家利用Califa积分场光谱(IFS)观测数据和先进的建模工具，获得了关于银河系等螺旋星系中心球面成分(凸起)的重要结果，为理解星系演化提供了新线索，其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。它花了几年时间和大量计算能力来分析一个样本中的大约50万个光谱，这个样本涵盖了所有非相互作用螺旋星系的形态类型。


研究小组首次测量了从中心到外围凸起中恒星的年龄变化，并确定了这种年龄差异与其他星系属性的关系，如活动星系核(AGN)的存在和星系中恒星的总质量。这项研究显示，质量最大的螺旋星系中心恒星群比凸起边缘的恒星年龄更大，而在低质量星系中，情况正好相反，最年轻的恒星聚集在凸起中心，年龄较大的恒星在外围。这一结果与研究团队之前的一项研究一致，研究团队已经找到了形成螺旋星系统一场景的有力证据。


与之前的假设相反，低质量和高质量螺旋星系的形成方式相同，尽管高质量星系比低质量星系更早、更快地经历相同的形成阶段。这些测量可以用来估计活动星系核对凸起(因此也就是星系)演化的影响。凸起质量与为活动星系核提供动力的超大质量黑洞质量紧密相关，这一事实表明星系的增长和超大质量黑洞之间存在密切的物理联系。因此，要理解超大质量黑洞是如何在再电离时代诞生的，以及它们是如何影响星系演化的，了解凸起的形成和演化必不可少。


研究的主要作者、西班牙航空航天研究所研究员Iris Breda说：人们可以从本研究中学到很多重要的知识经验，其中最重要的一个是，大质量螺旋星系所承载的凸起，不可能像人们通常认为的那样，在快速而猛烈的恒星形成过程中形成。相反，这些结果支持这样一个假设，即这些凸起是在20到40亿年内逐渐形成的。与之前的研究结果一起，新研究支持了这样的假设：即质量最小的星系现在正活跃地在其凸起的最中心形成恒星，目前类似于缩小的星体。


活动星系核从冷气体中抽走了凸起的物质，因此“关闭”了恒星的形成，首先是在它的中心部分，随着时间推移，在它的外围也是如此。当从凸起的中心移动到外围时，这一现象导致恒星群体的平均年龄下降。利用这一事实，研究人员发明了一种方法来估计活动星系核驱动由内向外的恒星形成猝灭平均速度。推断相对较低的速度(1-2公里/秒)，意味着活动星系核的活动增加不会导致气体突然移走和整个凸起中恒星形成突然终止的灾难性事件。


西班牙航空航天研究所的团队，参与了诸如宇宙演化地图(EMU)等射电测量，这为通过深度射电干涉测量空前详细地研究活动星系核与星系核中环境气体的相互作用提供了理想条件。这使得他们能够在凸起中寻找小规模的射电射流，这在之前的低分辨率无线电干涉观测中没有被探测到。研究活动星系核自再电离时代以来的活动，及其对星系演化的影响是西班牙航空航天研究所研究的主轴之一。里斯本大学科学系的西班牙航空航天研究所协调员JoséAfonso说：


星系形成和演化的更详细细节终于被探索出来了，将前所未有的观测与革命性的计算工具和建模结合起来。这些技术很快就会进入下一个阶段，因为我们将在欧洲南方天文台的甚大望远镜上安装一台新的、强大的光谱仪。然后，将能够在宇宙星系演化的全盛时期，获得数百万星系的详细观测，当时宇宙的年龄还不到现在的一半。
博科园｜研究/来自：西班牙航空航天研究所
参考期刊《天体物理学》
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