黑洞到底吃什么？

无悔的爱

（文/Lisa Grossman）星系碰撞无法喂饱隐藏在它们中心的巨大黑洞，一项新的研究表明，像星系内部引力干扰这样不太暴力的活动，可能是黑洞的主要燃料来源。
几乎每个星系中心都有一个几百万倍于太阳质量的特大黑洞，它们中的一些相对比较温驯，就像银河系中心的黑洞。但是其它的会吸引巨大的高温蝶状气体，在消逝前绽放出白热的光芒。这些碟状结构被称为活动星系核，它可以照亮整个母星系。
多年以来，天文学家们一致猜测这些贪婪的黑洞主要从星系吞并中获取燃料。他们解释说，在星系堆积的混乱中，很多气体向星系中心汇集，然后被吞没。仿真的结果表明，黑洞是和星系一同成长的，一些观测结果甚至显示一些含有活动星系核的星系有轻微的扭曲，这是近期发生碰撞的标志。
3 Z% y5 I0 O# Z$ H1 s0 l5 B/ W“这是很直观的”，德国Max-Planck天体物理研究中心的Knud Jahnke说，他是这项新研究的作者之一。“但过去这只是一种直觉的想法。在法庭上你只能说有它存在的一些旁证，但没有足以一锤定音的证据。”
先前的研究只关注存在有明显活动星核的星系，这很可能导致结果产生偏差，Jahnke说。它们也没有把活动星系同那些黑洞活动相对平静的星系作比较。
7 k0 G: Y8 `, l/ n# i2 q1 H这篇文章将发表在在1月10日Astrophysical Journal《天体物理学期刊》上，Jahnke和他的同事从COSMOS（The Cosmological Evolution Survey）的数据中选择星系，这是哈勃空间望远镜所完成的最大的连续性星系调查。这项调查覆盖了10倍月亮大的天空区域，发现了成百上千个星系。
9 S. H; v% j, X4 f& X/ Q0 P/ w* z4 k课题小组选择了140个活动星系核，或简称AGNs，这些星系都放射出大量的X射线，X射线能穿透阻挡观测的气体和尘埃。他们还选择了超过1200个不活跃的星系，它们的距离和亮级都相同，这样可以保证图像的质量相同。
3 m7 ~/ S$ C; c/ a( l+ r6 i) }接下来，天文学家们检测了近期发生星系碰撞的微妙标志，例如扭曲的碟状中心或者拖着尾巴的恒星。Jahnke和其他九位天文学家用肉眼检查了每个星系，这是低端却可靠的挑出星系形状的方法。
“没有神奇的算法可以告诉你星系是否正在吞并。”本文的第一作者，Max-Planck研究中心的研究生Mauricio Cisternas说，“人脑比任何算法都给力。”
& c# V1 f5 X5 N' M- R& h6 J+ Q这些人力星系分类者们不是每次都能对哪些星系是合并的幸存者这一问题上达成一致，但他们发现吞并的星系不再可能像普通星系那样夜以继日地喂养它们中心的黑洞。至少有75%的活动星系通过其他的途径获取燃料。
, s. `. V$ {  G( Q3 s: J“我们没有观测更多AGN母星系的吞并。”Clsternas说，“因为已经有直接的证据推断吞并没有触发AGNs，这不是黑洞的主要燃料。”
( c' o2 ?) e+ j9 t( R, [“这是一个里程碑式的进步。”Arizona州立大学的星系天文学家 Romeel Davé说，他没有参与这项研究。“这项独一无二的工作肯定给文献做了意义重大的填充。”
但有两个误区要解释，第一是黑洞在吞并后很久才开始吸取营养，也就是当星系的形状平滑以后。然而Cisternas 和Jahnke的说法并不一致，因为他们调查的星系很多都是完美的螺旋形。吞并很可能永久性的毁坏了星系的形状。但是Davé并不是很确信这一点。他说，“因为观测到螺旋结构不代表发生了吞并活动。”
  |% `$ t' t* ?0 t: x第二是这项新研究使用的是距地球80亿光年外的星系，虽然星系并没有远到无法清晰观测，但黑洞在100亿年前成长的最快。Davé说：“当时吞并可能仍是黑洞食物的重要来源。”。新哈勃3号广角照相机正进行的调查可以观测的更远，可能会解决这个问题。“这方面的资料很快就会完全完成。” Davé说。
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/ _# j( ^! ^* T% d博主介绍：Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校，科技交流专业。毕业后，她一直从事科技写作工作，从硕士期间便在Science News等地方做编辑，现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广，涵盖各个学科。