ALMA发现了宇宙不到10亿岁时一个类星体分子外流的影子
艺术家对类星体J2054-0005分子气体外流的印象。Credit: uux.cn/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
（神秘的地球uux.cn）据北海道大学：当宇宙不到10亿岁时，从一个类星体中发现了分子气体外流，这证实了理论预测。
类星体是一个由位于大质量星系中心的超大质量黑洞驱动的致密区域。它们极其明亮，具有类似于恒星的点状外观，并且距离地球极其遥远。由于它们的距离和亮度，它们提供了对早期宇宙状况的一瞥，当时宇宙还不到10亿岁。
由北海道大学助理教授Dragan Salak、筑波大学助理教授Takuya Hashimoto和早稻田大学教授Akio Inoue领导的一组研究人员首次发现了宇宙早期类星体宿主星系中分子气体外流驱动的恒星形成受到抑制的证据。他们利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）进行观测，并在《天体物理学杂志》上发表了他们的发现。
分子气体对恒星的形成至关重要。作为恒星形成的主要燃料，星系中普遍存在的高浓度分子气体将导致大量恒星的形成。分子外流将这种气体喷射到星系间空间的速度快于恒星形成消耗的速度，从而有效地抑制了类星体所在星系中恒星的形成。
一组观察夜空的ALMA 12-m天线。本研究中的观测是使用12米天线进行的。图片来源:uux.cn/ESO/Y. Beletsky
萨拉克解释说:“理论工作表明，分子气体外流在星系形成和演化的早期阶段起着重要作用，因为它们可以调节恒星的形成。”“类星体是特别高能的来源，所以我们预计它们可能能够产生强大的外流。”
研究人员观察到的类星体J2054-0005具有非常高的红移——它和地球显然正在以非常快的速度相互远离。
“J2054-0005是遥远宇宙中最亮的类星体之一，因此我们决定将这个物体作为研究强大外流的绝佳候选对象，”桥本说。
研究人员利用ALMA观测了类星体的分子气体外流。作为世界上唯一一台具有探测早期宇宙分子气体外流的灵敏度和频率覆盖范围的望远镜，ALMA是这项研究的关键。
谈到研究中使用的方法，萨拉克说“流出的分子（OH）气体是在吸收过程中发现的。这意味着我们没有观察到直接来自OH分子的微波辐射；相反，我们观察到了来自明亮类星体的辐射——吸收意味着OH分子碰巧吸收了来自类星体的一部分辐射。因此，这就像通过观察气体在光源前投射的‘影子’来揭示气体的存在。”
从类星体流出的分子气体包括羟基（OH）（上图）。由于分子气体向观察者移动，吸收光谱中的OH峰（底部蓝色虚线）出现在较短的波长处（蓝色实线），这种现象称为多普勒效应。鸣谢:uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）根据Dragan Salak等人的《天体物理学杂志》修改。2024年2月1日
这项研究的发现是第一个强有力的证据，证明类星体宿主星系的强大分子气体外流存在并影响了早期宇宙时代的星系演化。
“分子气体是星系的一个非常重要的组成部分，因为它是恒星形成的燃料，”萨拉克总结道。“我们的发现表明，类星体能够通过向星系间空间喷射分子气体来抑制其宿主星系中的恒星形成。”
