研究顯示黑洞超出自身星系的意外影響

在幾乎每一個足夠大的星系的中心都有一個黑洞，它的重力場雖然非常強烈，但只影響星系中心周圍的一小部分區域。儘管這些天體比它們的宿主星系小數百萬倍，但我們目前的觀點是，只有當星系的演化受這些黑洞的活動影響時才能理解宇宙，因為沒有它們，觀測到宇宙星系的特性無法解釋。

理論預測顯示，隨著這些黑洞的增長，它們會產生足夠的能量來加熱星系中的氣體並將它們驅逐到很遠的地方。因此，觀察和描述這種能量與星系相互作用並改變其它的演化機制是當今天體物理學中的一個基本問題。

考慮到這一目標，加那利天文研究所（Instituto de Astrofísica de Canarias）研究員伊納西奧·馬田·納瓦羅 (Ignacio Martín Navarro) 領導的一項研究更進一步，試圖了解這些黑洞周圍釋放的物質和能量是否可以改變不僅是宿主星系的演化，還有它周圍的衛星星系在更遠的距離上的演化。為此，該團隊使用了斯隆數碼化巡天（），這使他們能夠分析數千個星系群和星系團的屬性。

令人驚訝的是，我們發現衛星星系形成的恆星或多或少取決於它們相對於中央星系的方向，為了解釋這種幾何效應對衛星星系特性的影響，研究人員使用了一種名為 Illustris-TNG 的宇宙學模擬，其代碼包含處理中央黑洞與其宿主星系之間相互作用的特定方式。就像觀察一樣，Illustris-TNG 模擬顯示衛星星系中恆星形成率的明顯取決於它們相對於中央星系的位置。

這一結果具有雙重重要性，因為它為中央黑洞在調節星系演化方面發揮重要作用的觀點提供了觀測支持，這是我們目前對宇宙理解的一個基本特徵。然而，鑑於測量真實星系中黑洞可能產生的影響存在困難，而不是僅考慮理論含義，這一假設不斷受到質疑。

模擬結果顯示，黑洞和它們的星系之間存在一種特殊的耦合，通過這種耦合，它們可以將物質驅逐到距星系中心很遠的地方，甚至可以影響附近其它星系的演化。因此，我們不僅可以觀察到中央黑洞對星系演化的影響，而且我們的分析為了解相互作用的細節開闢了道路。

【圖、文：節譯自加那利天文研究所2021年6月9日新聞公佈】研究全文刊登在2021年6月9日出版的《自然》期刊