10中的黑洞正在促进而非抑制其附近恒星的形成
【菜科解读】
矮星系Henize 2-10中的黑洞正在促进而非抑制其附近恒星的形成
据科技日报：一直以来，黑洞都被认为是个“破坏大王”，会吞噬一切靠近它的物质。
然而，近日哈勃太空望远镜观察到矮星系Henize 2-10中的黑洞，与其他已知黑洞的“性情”截然相反，它正在促进而非抑制其附近恒星的形成。
人类首次证实黑洞与中子星碰撞
此前研究中，黑洞系统产生的喷流或外流的速度非常接近光速，喷流、外流扫过的气体会被加热，在其路径上的气体会被驱散，这些效应显然不利于恒星形成。
而Henize 2-10的中心黑洞产生外流的速度非常低，与气体作用时也并未显着加热气体，反而其外流通过压缩气体，直接产生了触发恒星形成的效应。
这是一个颠覆性的发现。
哈勃太空望远镜对Henize 2-10的成像和光谱分析清楚地显示，一股气体流从黑洞延伸到明亮的恒星诞生区，如同一条脐带，让稠密的云团形成恒星。
促进恒星形成的黑洞
Henize 2-10位于罗盘座（南天星座之一），距离地球约3000万光年，其中包含的恒星数量只有银河系的十分之一左右。
华中科技大学物理学院教授雷卫华介绍，银河系是原始星系不断生长、并合的产物，而Henize 2-10虽然经历了漫长的宇宙演化，但仍然保留原始形态，是小尺度星系，可以视作星系的“活化石”。
这样的矮星系是否也像其他星系那样，在星系中心存在着一个超大质量黑洞？
“10年前，这个问题还是人们争论的焦点。
人们认为，Henize 2-10星系核心的X射线和射电活动可能是中心黑洞吸积气体所致，也可能来自年轻的超新星遗迹。
”雷卫华说。
而本次哈勃太空望远镜的观测结果，为矮星系中心是否存在大质量黑洞的争论画上了句号。
此次研究揭示了从星系核心延伸到恒星形成区的双向外流的特殊结构。
通过谱线多普勒频移，研究人员可以测量出不同位置的外流气体速度，进一步显示外流的进动。
此前，科学家在很多活动星系核中也观测到过喷流的进动。
理论上，喷流或外流的进动可能来自扭曲的黑洞吸积盘。
雷卫华认为，能观测到进动的外流，就证明Henize 2-10中心必然是黑洞无疑，不可能来自超新星遗迹。
同时，Henize 2-10中心没有核球，表明其中心约百万倍太阳质量的超大质量黑洞在核球形成之前就已存在，这与一般正常星系和活动星系的超大质量黑洞与其核球一起经历不断增长的情况不同。
“Henize 2-10中心的超大质量黑洞可能还保持着其婴儿时期的模样，极具研究价值，可以借此复原类似银河系中心超大质量黑洞的原始种子信息。
”雷卫华说。
星云若要塌缩形成恒星，必须足够冷和稠密。
在此前的观测和理论研究中，通常认为从星系中心黑洞产生的喷流或外流在其所经之处会不断加热和驱散气体，必将抑制恒星形成。
对于矮星系，虽然观测到的黑洞活动样本很少，但科学家仍持相同观点。
雷卫华表示，对Henize 2-10的观测发现却完全相反，其中心黑洞活动产生的外流触发了恒星形成，这大大出乎科学家的意料。
与众不同的黑洞外流
伴随多波段天文学的发展，科学家对星系的研究越来越深入，逐渐累积的证据表明：正常星系和活动星系中心一般都存在着一个质量为百万倍到百亿倍太阳质量的超大质量黑洞。
雷卫华介绍，黑洞本身并不发光，但黑洞的强引力场会影响周围恒星或气体，如超大质量黑洞会俘获并撕裂靠近它的恒星，吸食恒星残骸，质量超过一亿倍太阳质量的黑洞则可以直接吞噬恒星或气体，形成吸积盘。
黑洞吸积周围气体物质形成吸积盘。
吸积盘上，相对中心黑洞不同距离处的物质绕转速度不同，这些物质通过较差转动（在不同半径以不同的角速度绕黑洞旋转）释放引力势能并加热气体形成热等离子体，热等离子体会产生辐射。
雷卫华说，黑洞除了吸积物质，黑洞吸积盘系统也会向外抛射等离子体，产生喷流或外流，这些现象在活动星系核和微类星体中非常普遍。
喷流或外流的形成机制主要有以下3种：低吸积率吸积盘无法有效通过辐射光子来冷却，炽热的吸积盘会向外抛射等离子体形成盘风（外流）；如果吸积盘存在极强有序磁场，盘上等离子体通过磁力线向外抛射形成外流或喷流；旋转黑洞可通过周围有序磁场提取黑洞的转动能，以加速周围等离子体形成沿着黑洞两极方向准直的喷流。
“Henize 2-10中心黑洞产生外流的机制可能是其中某一种，具体是上述哪种机制主导，现在仍然不清楚。
”雷卫华表示。
#p#分页标题#e#此前研究中，黑洞系统产生的喷流或外流的速度非常接近光速，喷流、外流扫过的气体会被加热，在其路径上的气体会被驱散，这些效应显然不利于恒星形成。
因此，科学家通常认为黑洞喷流、外流会抑制恒星形成，至少对活动星系而言是如此。
而Henize 2-10作为矮星系，其中心黑洞产生外流的速度非常低，大约每秒几百公里，相对光速而言非常慢，与气体作用时也并未显着加热气体，反而其外流通过压缩气体，直接产生了触发恒星形成的效应。
基于此，哈勃太空望远镜观察到Henize 2-10双向外流直接延伸至恒星形成区。
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种子黑洞的两种可能来源
2019年4月10日，“事件视界望远镜”合作组公布了人类首张黑洞照片，通过黑洞阴影尺度，测量出M87这个距离地球5500万光年巨椭圆星系中心的黑洞质量约为65亿倍太阳质量。
华中科技大学物理学院教授雷卫华介绍，通常认为星系中心黑洞与星系应该是共同增长的关系。
但根本问题在于，今天看到的星系中心超大质量黑洞，是在漫长的宇宙历程中通过种子黑洞不断并合或吸积物质生长而来的。
那么，最初的种子黑洞是什么？
目前，主流的种子黑洞模型包括“轻种子”和“重种子”两种。
“轻种子”黑洞来自恒星演化产物，即第一代恒星，其金属丰度极低，几乎全由氢和氦组成，可达到几百倍太阳质量，寿命只有百万年，或坍缩形成100倍太阳质量左右的黑洞。
“重种子”黑洞则来自原始气体或星团直接塌缩，可达几千到数十万倍太阳质量。
雷卫华认为，通过Henize 2-10，可以一窥宇宙早期原始星系和种子黑洞活动的样子，帮助科学家更全面地理解黑洞反馈与星系演化的关系。
恒星一定比行星重吗？一颗行星，打破你的刻板印象
我们不会想到，在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗如此沉重的行星"。
图为一颗大质量行星围绕一颗小质量恒星运行图片宾夕法尼亚州立大学）天文学家发现了一颗巨大的太阳系外行星，或称 "系外行星"，它围绕一颗超冷矮星运行，而这颗矮星太小了，根本无法承载这样一个世界，这对科学家们关于行星和行星系统如何诞生的模型提出了挑战。
这颗被命名为LHS 3154 b的行星的质量是地球的13倍，这意味着它的质量与太阳系冰巨海王星相似，但它却紧紧地围绕着一颗质量比太阳小9倍的小矮星运行。
这意味着这个类似海王星的世界与其母恒星--位于大约51光年之外的LHS 3154--之间的质量比是地球与太阳之间质量比的100倍，研究人员认为这不可能发生。
这是第一次在宇宙中较小的恒星周围发现质量如此大的行星。
"这项研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学维恩-威拉曼（Verne M. Willaman）教授苏夫拉特-马哈德万（Suvrath Mahadevan）在一份声明中说："这一发现让我们真正认识到，我们对宇宙的了解是多么肤浅。
"我们不会想到，在这样一颗低质量恒星周围会存在一颗这么重的行星"。
挑战恒星和行星的诞生过程恒星是由大量的气体和尘埃云积聚成密度过高的斑块而形成的，这些斑块不断增大，最终在自身引力的作用下坍塌。
这样，一颗幼年恒星就被称为 "原行星盘 "的残留物质所包围。
顾名思义，科学家认为行星最终就是从这个残留物质盘中诞生的。
恒星形成过程中遗留的物质数量为这些潜在行星的大小设定了限制。
研究小组确定，LHS 3154 b 的行星内核非常重，因此它所来自的行星形成盘必须拥有大量的固体物质。
宾夕法尼亚州立大学天文学研究生梅根-德拉默（Megan Delamer）解释说，简而言之，它必须拥有比当前模型预测的更多的物质。
因此，发现这颗特殊系外行星后，人们也提出了关于恒星形成的问题。
这是因为LHS 3154最初的原行星盘中尘埃与质量的比率和尘埃与气体的比率必须比预测值高出10倍，才能诞生像LHS 3154 b这样大质量的海王星般的世界。
马哈德万解释说："低质量恒星LHS 3154周围的行星形成盘，预计不会有足够的固体质量来形成这颗行星。
"但它就在那里，所以现在我们需要重新审视我们对行星和恒星如何形成的理解。
"左）地球-太阳系统（右）新发现的系外行星 LHS 3154 b 及其恒星系统（图片宾夕法尼亚州立大学）宜居带行星探测器超出预期马哈德万及其同事利用德克萨斯州麦克唐纳天文台霍比-埃伯利望远镜的天文摄谱仪--宜居带行星探测器（HPF）探测到了系外行星LHS 3154 b。
HPF的设计目的是在系外行星围绕银河系中一些最冷的恒星运行时探测它们。
实际上，马哈德万和一个团队一起协助建造了这台仪器，其重点是那些离恒星既不太近也不太远的行星，因为它们无法承载液态水，而液态水是生命的一个关键条件。
这些行星位于恒星周围所谓的宜居带。
这类行星不容易被发现，部分原因是冷恒星的宜居带比太阳系的宜居带更靠近这些恒星。
这意味着，这些行星经常被其相对较小的母恒星发出的光线所遮挡。
此外，预计这些行星本身也很小，因此更难被探测到。
想想看，恒星就像是一堆篝火。
火越冷，你就越需要靠近火堆取暖。
马哈德万说，行星也是如此。
如果恒星更冷，那么行星就需要离恒星更近，这样它才会足够温暖，能够承载液态水。
#p#分页标题#e#"如果一颗行星与其超冷恒星的轨道足够接近，恒星光谱或光线的颜色在受到轨道行星牵引时发生了非常微妙的变化，我们就可以通过观测这种变化，来探测这颗行星。
- 10颗最像地球的系外行星- 两颗可能适合居住的类地行星环绕着宇宙后院的一颗恒星运行- 在附近恒星的宜居带发现两颗 "超级地球 "系外行星探测LHS 3154 b对HPF来说非常重要，因为它显示了该仪器具备提供重要系外行星结果的潜力。
团队成员、普林斯顿大学NASA萨根天体物理学研究员表示，这一结果超出了对该仪器的所有预期。
"我们的发现为所有现有的行星形成理论提供了一个极端的测试案例，"Mahadevan 总结道，"这正是我们建造HPF的目的，发现银河系中最常见的恒星是如何形成行星的，并找到这些行星。
银河系的中心如此明亮？那里藏着什么？
一起，你会发现银河系的中心非常亮堂。
那里有超级天体吗？科学家给出了一个意想不到的答案。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ “运动是肯定的，静止是相对的”是人类在物理学中提出的物理运动状况的概述。
这个理论也适用于世界。
世界中的天体一向在运动，因为它们围绕着更大的天体旋转，这是因为天体的引力比它们自身大。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 这种现象在世界中很普遍，特别是以咱们的太阳系为典型比如。
太阳系中的八颗行星都围绕着中心天体太阳运动，因为太阳的引力如此之大，以至于每颗行星都牢牢地固定在自己的轨道上，不能违背。
但是，太阳的一切引力都是因为它巨大的体积和质量。
依据科学家的研讨，太阳的质量占太阳系总质量的98.83%。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 太阳系外有很多的恒星体系，其间大部分是像太阳系一样的单恒星体系，即以恒星为中心。
当然，有两个恒星体系和三个恒星体系，其间离地球最近的恒星体系是三星体系，菜叶说说，科学家称之为“附近星系”。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 太阳系、附近星系和其他星系实际上坐落银河系的边际，那里的恒星密度不高，所以咱们在地球上看到的夜空总是以黑色为背景。
银河系的中心是一片亮堂，如果太阳系坐落银河系的中心，那么地球上的夜晚就会像白天一样。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 那么，为什么银河系的中心如此亮堂，它的周围如此暗淡？事实上，科学家们在发现银河系时就发现了这个问题，但是当时的技能还不够先进，无法对这个问题进行进一步的研讨。
既然天文科学技能已经发展到相对较 高的水平，科学家天然不会错失这样的时机。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 通过科学家很多的观察和研讨，咱们发现银河系中心如此亮堂的原因是有很多的恒星。
依据科学家的估计，大约90%的恒星会集在银河系的中心，大约在20万光年之内。
在太阳系中，一个太阳足以照亮整个星系。
当数百万、数千万乃至上亿个恒星体系集合在银河系中心时，亮度是可以幻想的。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？此外，科学家还以为银河系中心有一个超大质量黑洞，并将其命名为“人马座A”。
有些人可能会质疑黑洞是否能吸收光。
为什么银河中心的亮度依然这么高？ 为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 起初，科学家们也对这些问题感到困惑，但在观察到恒星被吞噬后，他们终于理解了原因。
事实证明，当被射手座甲吞噬时，恒星会宣布更强的光度。
射手座甲作为银河系中最大的黑洞，会吞噬一向呈现在其地平线上的恒星，所以会宣布安稳的光流。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？ 正是因为以上两个主要原因，咱们可以看到银河系的中心如此亮堂。
但是，咱们的太阳系简直坐落银河系的边际，射手座还没有发展到足以吞噬太阳系的程度。
或许将来会达到这个水平？或许到那时人类将不复存在。
为什么银河系的中心如此亮堂？那里藏着什么？
