活躍星系核與類星體

AGN 反饋

星系中心的黑洞,與星系相比微不足道,所以你或許會以為它是個被動的住客,與它龐大的宿主毫不相干。然而當它作為 AGN 被點亮時,它傾瀉出的能量之大,足以重塑它周圍的整個星系——加熱氣體、吹起風、並奪走星系造新恆星所需的冷氣體。中央引擎對其宿主的這種反向推擠,就是 AGN 反饋。

反饋通過兩大渠道運作。在「輻射」(或類星體)模式下,一個猛烈進食的黑洞射出的刺眼光與高速風,會掃起並加熱周圍的氣體,甚至能把它直接驅出星系。在「動能」(或射電/噴流)模式下,相對論性噴流在星系或星系團的熱氣體中吹脹出巨大的氣泡,持續地把它重新加熱,使它無法冷卻、凝聚成恆星。無論哪種方式,AGN 都注入了與氣體重力坍縮相對抗的能量,從而扼制恆星形成。關鍵的是,它還能掐斷黑洞自身的燃料供應,調節自己的生長。

AGN 反饋如今被認為是理解星系不可或缺的一環。沒有它,計算機模型會預言最大的星系應當不斷吞噬冷氣體、形成遠比我們實際觀測到的多得多的恆星——反饋正是把它們熄滅的「恆溫器」,讓巨型橢圓星系「又紅又死」。它也是 M-σ 關係的首選解釋,把黑洞與星系的生長綁在一起。誠實的告誡是:反饋很重要這一點已被廣泛接受,但能量究竟如何耦合進氣體、每種模式各貢獻多少,仍是活躍的研究領域。

在英仙座星系團的中心,中央星系黑洞射出的噴流,在熾熱的 X 射線氣體中打出了巨大的氣泡,甚至送出了被記錄到的最低「音符」所對應的壓力波——一個比中央 C 低約 57 個八度的降 B 音。這份能量讓星系團的氣體一直熱到無法形成多少新恆星。

中央引擎的反向推擠——加熱氣體、關停恆星形成。

AGN 反饋既能熄滅恆星形成,在某些地方也能觸發它,而它確切的運作機制尚未完全確定。穩固的結論是:若沒有某種形式的 AGN 反饋,模擬就會造出遠比真實宇宙多得多的、過度膨脹且仍在造星的巨型星系。

又稱
black-hole feedback黑洞反馈黑洞反饋