星系碰撞不見得是引發AGN活動的主因

49太歲

　　星系撞在一塊兒的時候會發生什麼事？多年來，天文學家都認為星系碰撞會觸發星系中心的強烈爆發，使黑洞釋放出更多能量而形成所謂的活躍星系核（active galactic nuclei，AGN）；然而現在有新的研究顯示：星系碰撞不見得會刺激星系中心超大質量黑洞的食慾，相反地，有時反而會讓黑洞的反應減緩。

　　包括銀河系在內的絕大多數星系都在其中心有個巨大的超大質量黑洞；其中有些狼吞虎嚥，吞噬大量物質，在物質落入黑洞的過程中，釋放出大量輻射，使得這些黑洞即使遠在數十億光年遠外，仍可輕易觀測到這些星系中心的亮點。AGN發出的輻射通常來自落入超大質量黑洞的氣體雲或恆星，但物理上一直無法精確地解釋：在被黑洞吞噬之前，這些物質究竟如何渡過最後的數百光年？為何有些超大質量黑洞會成為這麼明亮的AGN，有些卻不會？現行理論一般認為星系碰撞可能是促使更多物質落入黑洞，讓這些黑洞成長茁壯。

 

　　德國普朗克天文研究所（Max Planck Institute for Astronomy）Mauricio Cisternas所領軍的研究團隊利用哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope，HST）的COSMOS巡天資料，研究距離地球至少80億光年的星系，並針對所研究的每個活躍星系，再在與這個活躍星系大約相同距離的地方挑選9個不活躍的星系，以保證它們處在幾乎相同的宇宙演化階段。他們總共比較了140個活躍星系以及1200多個比較不活躍的星系，結果卻發現AGN活動和星系合併之間並沒有明顯的關連。因此，必定是有其他因素引起活躍星系的活動。

　　COSMOS巡天計畫觀測南天六分儀座中視野僅約滿月面積10倍大的一小塊天區，其中總共觀測到數十萬個各式各樣的星系。再與XMM-牛頓X射線觀測衛星的資料比對之後，就可以決定哪些是活躍星系，哪些不是，因為活躍星系發出的X射線比較多。另外，從星系外型就可以知道哪些星系與碰撞事件有牽扯，因為碰撞星系的外型通常會變形扭曲。

　　由於星系外型這件事由電腦判別不太準，人眼的辨識效率反倒比較好，Cisternas等人於是發展出一套辨識星系種類的程序，先將AGN的亮點移除，不讓它們顯現出AGN的特徵；再讓分散在8個不同機構中的10位星系專家，在不知道這些星系是否為AGN的前提下，個別獨立判讀每個星系外型是否有扭曲。這整套辨識程序完成後，這些專家們發現星系活動和扭曲外型間無明顯關連；換言之，狼吞虎嚥中的黑洞和星系碰撞事件間沒啥關係。因此雖然星系碰撞在宇宙間相當常見，但顯然並非AGN主要的活力引發者。

　　根據Cisternas等人研究統計：距今80億年前的宇宙裡，至少有75％、甚至可能全部的AGN活動，必定有不同的引發源。包括像棒旋星系中間的棒狀結構這樣的不穩定結構、星系裡巨大分子雲的碰撞，或是有另一個星系從附近經過（但並沒有發生碰撞）等，都可能是將物質向星系中心的超大質量黑洞傳遞的方式。

　　然而，距今80億年前的AGN活動與星系碰撞沒明顯關連這個現象，是否也適用於更遙遠的過去？這將是Cisternas等人下一步想要解答的問題。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-15 09:24 編輯 》