黑洞在压力下才能成长，宿主星系死亡前，还能吃最后一顿大餐！

耶鲁大学领导的一项新研究表明，一些超大质量黑洞实际上在压力下茁壮成长。众所周知，当遥远的星系及其核心内超大质量黑洞聚集成星系团时，这些星系团会创造一个不稳定、高压的环境。落入星系团的单个星系通常在这个过程中变形，开始像宇宙水母一样。奇怪的是，强烈的压力压制了这些星系中新恒星的产生，并最终关闭了以附近星际气体为食的正常黑洞。

但在此之前，黑洞最后一次享受了气体云和偶尔出现的恒星盛宴。研究人员还提出，这种快速进食可能是这些环境中最终缺乏新星的原因，在黑洞的驱动下，气体“外流”可能会阻止恒星的形成。发起这项研究的天体物理学家普里亚姆瓦达·纳塔拉扬(Priyamvada Natarajan)表示：我们知道，中心超大质量黑洞的进食习惯，与宿主星系中恒星的形成有着错综复杂关系。

准确地理解它们如何在不同的更大范围环境中运行一直是一个挑战，研究揭示了这种复杂的相互作用，其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。第一位作者是安吉洛·里卡特(Angelo Ricarte)，他曾是纳塔拉扬实验室的成员，现在哈佛大学，他在耶鲁大学读博士时就开始了这项研究，共同作者是耶鲁天文学中心和华盛顿大学的天体物理学奖博士后助理Michael Tremmel和Thomas Quinn。

这项新研究增加了纳塔拉扬研究小组关于超大质量黑洞如何在各种宇宙环境中形成、增长并与其宿主星系相互作用的重要研究。研究人员使用RomulusC对星系团内的黑洞进行了复杂的模拟，RomulusC是Tremmel、Quinn和其他人开发的一种宇宙学模拟。Ricarte开发了从RomulusC语言中提取信息的新工具，在分析星团模拟中的黑洞活动时，注意到“一旦宿主星系停止形成恒星，就会发生一些奇怪的事情。

令人惊讶的是，研究人员经常在星系死亡的同时发现黑洞活动的峰值，那个“高峰”将是黑洞在压力下的最后一次盛宴。RomulusC的独特之处在于：它精细分辨率和处理超大质量黑洞及其环境的详细方式，使研究人员能够追踪它们的生长。星系团的致密环境可以从根本上改变正在坠落的星系物质。新的观测发现，“水母星系”内有大量的活跃星系核(AGN)。

“水母星系”是指尾部有气体和恒星的星系，它们显示出明显的冲压剥离。活跃星系核和柱塞压力剥离之间的关系还不是很清楚，但研究首次使用迄今为止对星系团最高分辨率模拟之一的RomulusC模拟，在完全宇宙学的背景下研究了活动星系核活动和冲压之间的联系。对于质量较低的星系，恒星形成和黑洞吸积在到达近心之前都受到冲压的抑制。

而对于质量较大的星系，在近心通过过程中对黑洞的吸积会增强。研究分析还表明，只要星系保留气体，就更有可能在经历更高冲压的星系中被发现。研究得出的结论是：在星系“熄灭”恒星形成之前，冲压触发了对黑洞的增强吸积，在模型中，由于活动星系核的反馈，黑洞产生了加热和外流。这些模拟表明，活动星系核的反馈反过来可能有助于恒星形成的猝灭，同时伴随着冲压。

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博科园｜研究/来自：耶鲁大学

研究发表期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab9022

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