作者 李傳福

在宇宙的廣闊舞臺上，星系如同點綴其中的島嶼，它們是如何形成和演化的？這個問題一直困擾著天文學家。2024年8月15日，南京大學天文與空間科學學院的王濤教授團隊在《自然》雜志上發表了一項突破性研究，為我們解開了這個謎題。

星系，這些由恒星、氣體和塵埃組成的龐大結構，根據它們的活動狀態可以分為兩類：活躍的恒星形成星系和平靜的被動演化星系。恒星形成星系如同年輕的生命體，不斷有新的恒星誕生；而被動演化星系則像是步入老年，不再有新恒星形成。

關鍵的區別在于冷氣體的含量。冷氣體是恒星形成的原料，沒有足夠的冷氣體，星系就無法孕育新的恒星。因此，星系中冷氣體的含量和分布成為了理解星系演化的關鍵。

上世紀70年代，天文學家提出了一個理論：星系中心的超大質量黑洞可能通過某種方式影響著宿主星系的演化。這個理論經過近半個世紀的發展，已成為星系形成與演化的主流理論模型之一。然而，由于缺乏直接的觀測證據，黑洞如何影響星系的演化一直是個謎。

理論上，黑洞可以通過兩種方式影響星系的冷氣體含量：一是通過吸積冷氣體并釋放大量能量，將冷氣體推出星系；二是通過能量加熱冷氣體，阻止其冷卻。王濤教授團隊的研究為這個理論提供了直接的觀測證據。

王濤團隊通過對星系中原子氫和超大質量黑洞的對比研究，發現了星系中心黑洞質量與原子氫含量之間的負相關性。這意味著黑洞質量越大，星系中的冷氣體含量越低。這一發現首次從觀測上證實了星系中心黑洞對冷氣體含量的直接影響。

王濤教授表示，雖然他們已經取得了重要的突破，但仍有許多物理細節需要進一步研究。下一步，他們將利用FAST和未來國際合作的SKA相關數據，探索更遠宇宙中的星系，以證實這一理論的普適性。

這項研究不僅為我們提供了理解星系演化的新視角，也為未來的天文觀測和理論研究指明了方向。正如王濤教授所說，黑洞-冷氣體含量的關系為我們提供了研究星系形成演化的全新基礎框架。隨著科技的進步和觀測手段的提高，我們有望揭開更多宇宙的奧秘。

來源: 李傳福