星系内的恒星形成是一个复杂的过程。我们有星系形成的模型,但这些模型的困难之一在于它们预测大型星系内的恒星形成数量要多于我们所观测到的。这似乎表明,有一些机制阻碍了大型星系内的恒星形成。基本上,在星系形成过程中的某一时刻,一定是有什么东西把气体云推出星系,防止它形成恒星的摇篮。
其中一种被提出的机制是因为超新星的存在。大型星系中更有可能存在更多的超新星,而这些超新星的巨大光度会倾向于把气体云推离星系。然而如果进行一些计算就会发现,星系越大,超新星就越难把气体云推离星系。这意味着尽管超新星可能有影响,但它们不可能是巨型星系的唯一机制。
我们银河系的中心存在超大质量黑洞
另一种可能性是星系的中心黑洞。当这些超大质量黑洞吞噬物质时,它们会产生巨大的光和热。就像超新星一样,它们也会倾向于把气体云推离星系。但超大质量黑洞的引力也会倾向于把气体云拉向它,这样可能会导致相反的效果。星系黑洞倾向于在活跃和休眠期之间摆动,因此,黑洞在活跃期是否产生足够的光和热来推离气体云以此阻碍恒星的形成还是个问题。
几年前,在《自然》(Nature)杂志上地一篇论文中,科学家利用星系黑洞的质量和恒星形成作出了关系图。该团队使用了星系演化探测器(Galaxy Evolution Explorer,GALEX)紫外太空望远镜(特别擅长于观测附近星系的年轻恒星)的数据。
通过这些观测数据,他们能够区分出哪些星系在过去数十亿年里有过大量恒星的形成,也可以确定在这些星系中心的黑洞质量。
星系黑洞的质量和恒星形成之间的关系图
他们发现,星系有一个临界黑洞质量。如果黑洞的质量高于这个临界值,那么它的活跃期强烈到足以把气体云驱离星系并阻碍恒星的形成。如果黑洞的质量低于这个临界值,那么它的活跃期并不足以阻止恒星的形成。这在上图中可以看出。红点代表最近没有恒星诞生的星系,而蓝点则表示最近有恒星诞生的星系,绿色虚线则为临界质量。
如此看来,随着星系黑洞质量随时间的推移而的增加,它最终变成了黑暗之心。