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先有黑洞还是先有星系

2009-12-19胡德良

科学之友 2009年28期
关键词:新墨西哥州卡里天文学家

胡德良

黑洞和星系,到底先有哪一个?由于大多数星系的中心都有巨型黑洞,天文学家们想搞清这些宇宙巨物是不是产生星系的种源。然而,黑洞也具有巨大的破坏力,按照推理,它们也本应该阻碍星系的发展。于是,天文学家们做了一个判断——黑洞是首先存在的,在2009年美国天文学会年会的新闻发布会上,天文学家又描述了这个判断。专家们说,基于该判断的发现,将会使科学家们对星系的诞生有更加清晰的认识。

近些年来,天文学家们认识到宇宙内近处的星系全都是其中心黑洞质量的约700倍。许多天文学家认为,这个比率可以提供给我们一个线索,透露出星系与黑洞形成的先后关系。于是,新墨西哥州索科罗市美国国家射电天文台的克里斯·卡里利教授和帕萨迪纳市加州理工学院的多米尼克·里彻斯教授带领着一个研究小组,着手研究是黑洞的形成先于星系,还是恰恰相反。

研究人员观测了宇宙深邃之处的星系,仔细观察了遥远的过去,即宇宙大爆炸后10亿年时的情形。要想研究这些星系的详细情况,唯一途径就是利用无线电波,因为中心的黑洞还在吸进物质,释放出能量,因而形成的光芒太强,以致无法观看到周围的星系。卡里利及同事利用新墨西哥州美国国家科学基金会的巨阵(VLA)射电望远镜和法国的布尔高原干涉仪,将观测集中在4个这样的目标上。

通过无线电信号,结合这些区域中气体分子的运动情况,研究人员推测出这些早期星系的质量,并将该质量与通过光学数据获得的黑洞质量进行对比。他们发现,这些星系的质量比所预料的小约20~30倍,只有其中心黑洞质量的30倍。卡里利及同事推测,如果比起当今的星系,早期宇宙中的星系中心周围拥有较少的物质,那么这些星系中心的黑洞一定形成于星系之前。

卡里利说:“情况看来是这样的:先有黑洞,然后星系在黑洞周围发展开来。”最终,就像一个趋于成熟的水果,星系的质量越来越大,直到与黑洞质量的比率达到天文学家在附近星系中所观察到的状况。卡里利及同事承认,该研究结果好像与先前的发现相矛盾。

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