那是你星系中的凸起吗?

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上周,我谈到了本月初美国天文学会会议的成果。对我来说,这次会议最大的新闻不是那些登上头条的东西。而是一场悄无声息的革命:正在兴起的综合理论,用于解释星系令人难以置信的多样性。然而具有讽刺意味的是,这场革命的第一枪之一已经受到了质疑。

 

几年前,天文学家在星系及其核心的超大质量黑洞的特性中发现了有趣的模式。几乎每个星系似乎都有这样一个黑洞。唯一的例外是完全扁平的星系。为了容纳一个巨大的黑洞,星系必须在其中心有一个球形区域(所谓的凸起)。最大的黑洞位于椭圆星系中,椭圆星系完全是凸起,没有任何外部扁平区域。

定量而言,每个黑洞的质量约为容纳它的凸起质量的0.2%——这一规则实际上获得了自然新定律的地位。是什么导致黑洞和凸起的大小变得如此紧密地交织在一起?一些天文学家认为黑洞先出现并催化了凸起的形成;另一些人认为凸起中的恒星先出现,然后聚集成一个巨大的黑洞;还有一些人认为黑洞和凸起同时出现。

从那时起,人们发现这种模式与天文学家所想的并不完全一样。首先,黑洞的质量被证明与凸起的质量的相关性不如与凸起中恒星的速度的相关性。现在,天文学家已经发现了许多没有凸起但有巨大黑洞的星系。在天文学会议上,乔治梅森大学的Shobita Satyapal列举了其中八个。黑洞之所以难以被探测到,是因为星系中充满了尘埃,但斯皮策红外太空望远镜却看穿了污垢。

也许黑洞毕竟是先形成的,在这种情况下,这些反例是正在形成的凸起。萨蒂亚帕尔还提出了一个有趣的替代方案。在斯皮策样本中,这八个星系都具有高于平均水平的暗物质含量,这表明黑洞与凸起本身无关,而与暗物质有关。如果是这样,那么早期的凸起-黑洞模式仅仅是这种暗物质效应的代表。

即使撇开黑洞不谈,一些星系——根据一些研究,整整五分之一——没有凸起这一事实也很奇怪。凸起是大规模星系碰撞不可避免的副产品。不知何故,那些没有凸起的星系在星系躲避球游戏中异常成功。

例如,我们自己的银河系有一个不合格的凸起。在会议上的单独演讲中,加州大学圣克鲁兹分校的杰森·卡莱拉伊和太空望远镜科学研究所的托马斯·布朗讨论了我们的星系在过去100亿年中似乎没有经历过大的碰撞——这比邻近的仙女座星系的历史要平静得多。

更奇怪的是,加州大学圣克鲁兹分校的伊丽莎白·麦格拉思展示了哈勃太空望远镜拍摄的古代宇宙中最 массив 质量星系的照片——大约是银河系质量的10倍。大多数星系都非常扁平,因此它们一定没有经历过任何重大碰撞。那么它们是如何膨胀起来的呢?麦格拉思认为它们不是由较小的碎片组装而成的。相反,一个巨大的气体云发出了“嗖!”的一声,然后一下子坍缩成一个星系。天文学家对星系的理解仍然是秩序和持久神秘的令人兴奋的混合。

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