​黑洞的咆哮：他是如何扼杀了宇宙中最古老的星系

黑洞是宇宙中最神秘和最强大的天体之一，它们的存在和行为一直吸引着人类的探索和想象。黑洞的质量和密度如此之大，以至于它们可以吞噬一切物质，甚至连光也无法逃脱它们的引力。黑洞的边界被称为事件视界，一旦物质跨越了这个边界，就再也无法返回。黑洞的内部是什么样子的，目前还是一个谜。

黑洞有不同的类型和大小，从小到只有几公斤的微型黑洞，到大到数千万倍太阳质量的超大质量黑洞。超大质量黑洞是宇宙中最强大的黑洞，它们通常位于星系的中心，控制着星系的运动和演化。超大质量黑洞的形成和成长过程还不完全清楚，但有一种可能的机制是，它们通过吞噬周围的气体、尘埃、恒星和其他黑洞而不断增加质量。

当黑洞吞噬物质时，会产生巨大的能量和辐射，使黑洞周围形成一个明亮的盘状结构，称为吸积盘。吸积盘的温度和亮度非常高，有时甚至超过了黑洞所在的星系。这样的黑洞被称为活动星系核（AGN），它们是宇宙中最亮的持续光源之一。AGN的辐射不仅可以被观测到，还可以对周围的物质产生影响，例如推动气体的流动，或者阻碍恒星的形成。

恒星是宇宙中最常见的天体，它们是由气体和尘埃在引力的作用下聚集和压缩而形成的。恒星的形成需要足够的密度和温度，以使核聚变反应开始并持续进行。恒星的形成是宇宙中最重要的过程之一，因为它们不仅可以发出光和热，还可以产生各种元素，为宇宙的多样性和复杂性提供了基础。恒星的形成和演化受到多种因素的影响，其中之一就是AGN的活动。

AGN除了发出强烈的光线之外，还会以极高的速度向外喷射出两束物质，称为喷流。喷流的速度可以接近光速，它们可以穿越数千光年的距离，与周围的气体和星系相互作用。喷流的作用力可以将气体从星系中推走，或者使气体加热和扩散，从而降低气体的密度和温度。这样，气体就无法形成恒星，或者只能形成少量的恒星。因此，AGN的喷流可以有效地扼杀恒星的形成，影响星系的结构和演化。

天文学家有史以来第一次发现，在宇宙诞生之初，一个古老的超大质量黑洞就扼杀了一个星系的恒星形成。这一惊人的宇宙景象发生在宇宙大爆炸后仅仅 9 亿年，它证实了理论预测，即极度发光的黑洞（被称为类星体）会通过喷出高速的气体洪流来扼杀恒星的形成。

这些由氧和氢结合而成的分子气体激流是恒星形成的主要燃料。但是，类星体喷射出的气体流速过快，无法被成长中的恒星消耗掉，因此类星体会抑制恒星在该区域形成的能力。研究人员于2月1日在《天体物理学报》上发表了他们的发现。

"理论研究表明，分子气体外流从早期就在星系的形成和演化过程中发挥着重要作用，因为它们可以调节恒星的形成，"该研究的主要作者、日本北海道大学天体物理学助理教授德拉甘-萨拉克在一份声明中说。“类星体是能量特别高的来源，因此我们预计它们可能会产生强大的外流。”

这项研究的对象是一个名为J2054-0005的类星体，它是一个位于距离地球约90亿光年的超大质量黑洞，它的质量约为太阳的10亿倍。这个类星体在宇宙大爆炸后大约10亿年被观测到，也就是说，我们看到的是它在宇宙年轻时的样子。这个类星体的亮度是太阳的1000亿倍，它是宇宙中最亮的类星体之一。

为了研究这个类星体如何影响恒星的形成并塑造早期星系的形状，天文学家将位于智利的阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）望远镜的射电波探测眼瞄准了它。ALMA是一组由66个天线组成的射电望远镜，它可以观测宇宙中的冷气体和尘埃，揭示宇宙的诸多奥秘。

使用ALMA，天文学家发现了类星体周围的分子气体外流，这些气体主要由氧和氢组成，以每小时约60万公里的速度向外喷射。这些气体的总质量约为太阳的1000万倍，它们的温度高达数千摄氏度。这些气体的存在表明，类星体正在将周围的物质从星系中驱逐出去，阻止了恒星的形成。

"流出的分子（OH）气体是在吸收中被发现的，"Salak 说。"这意味着我们观测到的微波辐射并非直接来自OH分子；相反，我们观测到的辐射来自明亮的类星体–吸收意味着OH分子碰巧吸收了类星体的部分辐射。因此，这就像是通过观察气体在光源前投下的’影子’来揭示气体的存在"。

这项发现是对宇宙早期历史的重要见证，它显示了黑洞和星系之间的复杂相互作用，以及它们对宇宙的演化的影响。这也是对ALMA的强大能力的展示，它可以探测到遥远的宇宙现象，为我们揭开宇宙的奥秘。