被毁灭的恒星系，已经毁灭的恒星

林彦星|易天文地学站主编，清大天文所硕士生，尝试在阴沟里仰望星空。2022年1月底，两位天文学家在发表于顶级科学期刊《自然》的论文中宣布，他们在矮星系“Henize 2-10”中发现了超大质量黑洞，引发了一批新恒星的诞生。然而，我们印象中的黑洞不就是会以极强的引力撕碎吞噬周围的一切吗？如此毁灭性的天体怎么可能会诞生新的恒星呢？今天就来一探究竟吧！

哈勃太空望远镜拍摄的赫尼泽2-10矮星系。图//Hubblesite

黑洞：宇宙灯塔核心

大多数人对黑洞的印象，大概就是一个纯黑色的球体，引力极强，会撕碎吞噬一切。因为即使是光也逃不出它的魔爪，黑洞在宇宙黑暗的背景下始终是看不见的，难以观测。

虽然这个形象大致正确，但并不是全貌。黑洞确实以其强大的引力吞噬物质，天文学家也确实相信在浩瀚的星海中漫游着许多不可观测的黑洞。然而，被黑洞引力俘获的物质往往不会直直地向黑洞坠落，而是在黑洞周围形成一个旋转的圆盘结构，这种结构被称为“吸积盘”。

在吸积盘上，物质不断碰撞摩擦，慢慢向黑洞靠近。在这个过程中，引力势能转化为动能、热能、磁能等各种能量形式，释放出从伽马射线到无线电波的电磁辐射。在许多系统中，也可以观察到物质从黑洞附近快速喷射出来。通常，那些速度慢的(大约每秒数百到数千公里)常被称为“外流”，而速度快的(接近光速)则被称为“喷流”。

超大质量黑洞吸积盘和喷流的数值模拟。在吸积盘上，物质以圆形轨道环绕黑洞，慢慢向内移动，直到最终被吸积盘最内侧的黑洞吞噬。从黑洞的两极高速喷出的物质形成一股喷流。影子//EHT，盐川和田香。

黑洞产生的辐射、喷流和外流，不仅使我们能够用各种观测手段发现和研究黑洞，而且对黑洞所在的环境产生影响。

尤其是位于银河系中心、质量超过太阳数百万倍的超大质量黑洞SMBH在吞噬周围气体时，可以释放出太阳数百万倍甚至数千亿倍的能量，成为宇宙中最亮的天体。

如此巨大的能量足以影响整个星系甚至星系团的演化。它可能促进星系中恒星的形成，给星系带来新的生命；或者抑制星系中恒星的形成，使星系毫无生机。另一方面，星系中恒星的形成、超新星爆发等现象也会决定有多少气体可以流向星系中心的黑洞，从而影响黑洞的成长。

超大质量黑洞与星系相互作用和共同演化的机制，统称为“活动星系核的AGN反馈”，是当代天体物理学中一个非常重要的研究领域。

天文学家经常用星系的“恒星形成率SFR”来衡量一个星系的状态。如果一个星系正在产生许多新的恒星(即恒星形成率高)，它就是一个“充满活力”的星系(如NGC 4038/NGC 4039)；左图中)；相反，如果一个星系只有老恒星，那它就是一个“死”星系(如右边的IC 2006)。图//维基百科|ESO

半人马座A星系是经典的活动星系之一。从星系中心发出的笔直的蓝色区域，就是超大质量黑洞的喷流。图//ESA_Multimedia过去20年中无数的理论和观测结果让天文学家们确信，活动星系核反馈确实对星系的演化有着重要的影响。但是具体是怎么影响的呢？影响有多大？目前没有明确的结论，甚至直接的观察证据也非常匮乏。因此，天文学家渴望找到活动星系核反馈的更直接证据，并了解黑洞如何随星系一起成长。

00-1010在这项研究中，天文学家在距离地球约3400万光年的Pyxis中定位了矮星系“Henize 2-10”。过去，其他天文学家的无线电和X射线观测结果表明，在这个星系的中心可能存在一个正在进食的超大质量黑洞，因此它是寻找活动星系核反馈证据的绝佳场所。

为了获得高分辨率的图像，天文学家利用哈勃太空望远镜仔细研究了星系中心的图像和光谱，发现在星系中心存在一条长约500光年的线。

、由游离气体组成的纤维状结构，源自星系中心的超大质量黑洞喷出的外流。而黑洞东方（图中的左手边）约 230 光年外，有一片正在形成许多新恆星的区域（称为恆星形成区），与外流相连。

天文学家仔细分析星系的光谱后，认为黑洞的外流正是催生这片恆星形成区的幕后推手。因为外流推挤、压缩了星系中的气体，增加了气体的密度，才进一步激发了这批新恆星的形成。对研究黑洞与活跃星系核的天文学家来说，这无疑是一次振奋人心的发现！

结语：万里长征的一小步

黑洞不只是能够吞噬一切的引力怪兽。它在囫囵吞枣的过程中，其实可以释放出巨大的能量。尤其是位于星系中心的超大质量黑洞们，它们产出的能量之庞大，甚至能够影响整个星系的演化，称为活跃星系核回馈。但是怎么影响？影响多大？天文学家们仍在积极的研究。

这次在 Henize 2-10 星系中观测到的黑洞外流与其激发的恆星形成，是活跃星系核回馈相当重要的直接证据。未来，天文学家将继续在更多的星系中，寻找黑洞与星系互动的蛛丝马迹，直到揭开活跃星系核回馈的神秘面纱。