先有黑洞還是先有星系

胡德良

黑洞和星系，到底先有哪一個?由于大多數(shù)星系的中心都有巨型黑洞，天文學(xué)家們想搞清這些宇宙巨物是不是產(chǎn)生星系的種源。然而，黑洞也具有巨大的破壞力，按照推理，它們也本應(yīng)該阻礙星系的發(fā)展。于是，天文學(xué)家們做了一個判斷——黑洞是首先存在的，在2009年美國天文學(xué)會年會的新聞發(fā)布會上，天文學(xué)家又描述了這個判斷。專家們說，基于該判斷的發(fā)現(xiàn)，將會使科學(xué)家們對星系的誕生有更加清晰的認(rèn)識。

近些年來，天文學(xué)家們認(rèn)識到宇宙內(nèi)近處的星系全都是其中心黑洞質(zhì)量的約700倍。許多天文學(xué)家認(rèn)為，這個比率可以提供給我們一個線索，透露出星系與黑洞形成的先后關(guān)系。于是，新墨西哥州索科羅市美國國家射電天文臺的克里斯·卡里利教授和帕薩迪納市加州理工學(xué)院的多米尼克·里徹斯教授帶領(lǐng)著一個研究小組，著手研究是黑洞的形成先于星系，還是恰恰相反。

研究人員觀測了宇宙深邃之處的星系，仔細(xì)觀察了遙遠(yuǎn)的過去，即宇宙大爆炸后10億年時的情形。要想研究這些星系的詳細(xì)情況，唯一途徑就是利用無線電波，因為中心的黑洞還在吸進(jìn)物質(zhì)，釋放出能量，因而形成的光芒太強，以致無法觀看到周圍的星系。卡里利及同事利用新墨西哥州美國國家科學(xué)基金會的巨陣(VLA)射電望遠(yuǎn)鏡和法國的布爾高原干涉儀，將觀測集中在4個這樣的目標(biāo)上。

通過無線電信號，結(jié)合這些區(qū)域中氣體分子的運動情況，研究人員推測出這些早期星系的質(zhì)量，并將該質(zhì)量與通過光學(xué)數(shù)據(jù)獲得的黑洞質(zhì)量進(jìn)行對比。他們發(fā)現(xiàn)，這些星系的質(zhì)量比所預(yù)料的小約20～30倍，只有其中心黑洞質(zhì)量的30倍?？ɡ锢巴峦茰y，如果比起當(dāng)今的星系，早期宇宙中的星系中心周圍擁有較少的物質(zhì)，那么這些星系中心的黑洞一定形成于星系之前。

卡里利說：“情況看來是這樣的：先有黑洞，然后星系在黑洞周圍發(fā)展開來?！弊罱K，就像一個趨于成熟的水果，星系的質(zhì)量越來越大，直到與黑洞質(zhì)量的比率達(dá)到天文學(xué)家在附近星系中所觀察到的狀況?？ɡ锢巴鲁姓J(rèn)，該研究結(jié)果好像與先前的發(fā)現(xiàn)相矛盾。