哈勃发现一个黑洞在矮星系中点燃了恒星形成的风暴

在哈勃的可见光图像中，Hennes 2-10 矮星暴星系与年轻恒星一起闪耀。 中心的明亮区域被粉红色的云层和黑暗的尘埃带包围，表明了银河系超大质量黑洞和活跃的恒星托儿所的位置。 图片来源：NASA、ESA、Zachary Schutte (XGI)、Amy Reines (XGI)； 图像处理：Alyssa Pagan (STScI)

矮星系 Henize 2-10 继续产生巨大影响，出乎天文学家的意料。

黑洞通常被描述为宇宙的怪物——撕裂恒星，吞噬任何靠得太近的东西，并捕获光。 详细指南来自 美国国家航空航天局的 哈勃太空望远镜，然而，显示一个 黑洞 从新的角度来看：促进而不是抑制恒星的形成。 矮星暴星系 Henize 2-10 的哈勃成像和光谱清楚地显示，一股气流从黑洞延伸到像脐带一样的明亮恒星诞生区域，导致已经致密的云形成星团。 天文学家之前曾讨论过，矮星系可能有一个类似于较大星系中的超大质量黑洞的黑洞。 对在宇宙时间里一直很小的矮星系的进一步研究可能会揭示超大质量黑洞的第一颗种子是如何在宇宙历史进程中形成和演化的问题。

矮星暴星系 Henize 2-10 的哈勃成像和光谱清楚地显示，一股气流从黑洞延伸到像脐带一样的明亮恒星诞生区域，导致已经致密的云形成星团。 信用：美国宇航局戈达德太空飞行中心； 主要制片人：保罗·莫里斯

黑洞通常被描述为捕获光的破坏性野兽，并且在最新研究中发挥的阴险作用不如美国宇航局的哈勃太空望远镜。 矮星系 Henize 2-10 核心的一个黑洞正在创造恒星，而不是吞噬它们。 黑洞似乎促成了银河系中新恒星形成的风暴。 矮星系位于南部的 Pyxis 星座，距离我们 3000 万光年。

十年前这个小星系 指定 关闭 辩论 在天文学家中，关于矮星系是否是黑洞的家园，与在较大星系核心发现的超大质量巨天体成正比。 这个新发现包含一个小的 Henize 2-10，它只包含我们地区发现的恒星数量的十分之一。 银河系，即将在解开超大质量黑洞从何而来的谜团方面发挥重要作用。

出版杂志的艾米·雷恩斯说： 银河系黑洞的第一个证据 2011 年，是新哈勃观测的首席研究员，发表在 1 月 19 日的 脾气本性.

Henize 2-10 矮星暴星系中心区域的撤出追踪了一个 230 光年长的热气体外流或桥，连接了星系的超大质量黑洞和恒星形成区域。 哈勃关于黑洞流出速度以及年轻恒星年龄的数据表明两者之间存在因果关系。 几百万年前，一股炽热的气体流与一团浓密的恒星托儿所云相撞并扩散开来，就像软管中的水撞到一堆泥土上一样。 年轻的星团现在垂直于流出物排列，揭示了它们的传播路径。 图片来源：NASA、ESA、Zachary Schutte (XGI)、Amy Reines (XGI)； 图像处理：Alyssa Pagan (STScI)

“从一开始，我就知道 Henize 2-10 正在发生一些不寻常和特别的事情，现在哈勃已经提供了一张非常清晰的图片，说明了黑洞与位于 230 光年外的邻近恒星形成区域之间的关系来自黑洞，”伦斯说。

这种连接是一种气流，它像脐带一样穿过太空，进入明亮的恒星托儿所。 当低速气流到达时，该地区已经有密集的气体茧。 哈勃的光谱显示，流出物以每小时约一百万英里的速度移动，撞击稠密的气体，就像花园软管撞击一堆泥土并扩散开来。 幼星星团散布在流出的传播路径中，哈勃也计算了它们的年龄。

这与我们在大型星系中看到的效果相反，落入黑洞的物质被周围的磁场移开，产生发光的喷流 等离子体 它以接近光速的速度运动。 在射流路径中捕获的气体云将被加热，超出其再次冷却并形成恒星的能力。 但由于 Henize 2-10 的质量较小的黑洞及其温和的流动，气体被压缩到刚好足以促成一颗新恒星的形成。

“距离我们只有 3000 万光年的海尼兹 2-10 距离足够近，以至于哈勃可以非常清晰地捕捉到黑洞流出的图像和光谱证据。另一个惊喜是，它并没有抑制恒星的形成，而是流出导致了黑洞的诞生的新星。

自首次发现以来， 收音机 和 X 射线 Reines 认为，Henize 2-10 的排放物可能来自一个超大质量黑洞，但它们的质量不如在较大星系中看到的那么大。 然而，其他天文学家认为，这种辐射很可能是由超新星遗迹发出的，这可能是在一个迅速排出大量、快速爆炸恒星的星系中常见的现象。

“哈勃惊人的分辨率清楚地显示了气体速度的钥匙状模式，我们可以将其拟合到黑洞流出或振荡的模型。超新星遗迹不会有这种模式，所以我们的有效证据就是我们的证据这是一个洞，”雷恩斯说。黑色的”。

雷恩斯预计，未来会有更多的研究针对矮星系中的黑洞，目标是利用它们作为超大质量黑洞如何在早期宇宙中形成之谜的线索。 对于天文学家来说，这是一个持续的难题。 星系质量与其黑洞之间的关系可以提供线索。 Henize 2-10 的黑洞大约有 100 万个太阳质量。 在大型星系中，黑洞的质量可能是太阳质量的十亿倍以上。 宿主星系的质量越大，中央黑洞的质量就越大。

现有关于超大质量黑洞起源的理论分为三类：1）它们像较小的恒星质量黑洞一样形成，来自恒星的坍缩，并以某种方式积累了足够的物质以产生超大质量，2）早期的特殊条件宇宙允许超大质量恒星质量的形成，这些超大质量恒星一开始就坍缩形成超大质量黑洞的“种子”，或者 3）未来超大质量黑洞的种子诞生在密集的星团中，其中星团的总质量就足够了。 一种或另一种从引力坍缩中创造它们的方法。

到目前为止，没有一个黑洞播种理论处于领先地位。 Henize 2-10 等矮星系提供了潜在的有希望的线索，因为它们在宇宙时间里一直很小，而不是经历银河系等大型星系的增长和合并。 天文学家认为，矮星系中的黑洞可能是早期宇宙黑洞的对应物，当时它们刚刚开始形成和生长。

“第一个黑洞的时代不是我们能够看到的，所以它真的变成了一个大问题：它们是从哪里来的？矮星系可能会保留一些关于黑洞播种场景的记忆，否则的话迷失在时间和空间中，”雷恩斯说。

参考：“由矮星系亨内斯 2-10 中的黑洞引起的恒星形成”，作者：Zachary Schott 和 Amy E. Raines，2022 年 1 月 19 日， 脾气本性.
DOI: 10.1038 / s41586-021-04215-6

哈勃太空望远镜是 NASA 和欧洲航天局 (ESA) 之间的国际合作项目。 该望远镜由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心运营。 位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所 (STScI) 开展哈勃科学业务。 STScI 由华盛顿特区的天文学研究大学联盟为 NASA 运营