美国宇航局科学家发现了一种新的银河系“化石”

　　

　　位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员发现了x射线的活动，它揭示了星系的演化。

　　x射线勾勒出附近螺旋星系NGC 4945中巨大的冷气体云。这些气体似乎是在大约500万年前星系中心的超大质量黑洞爆发后炸开的。

　　“科学界一直在争论星系是如何演化的，”领导这项研究的戈达德天体物理学家金伯利·韦弗(Kimberly Weaver)说。“我们在几乎所有银河系大小的星系的中心都发现了超大质量黑洞，一个悬而未决的问题是，与恒星形成的影响相比，它们的影响有多大。研究像NGC 4945这样的附近星系，我们认为我们正在看到一个过渡期，这有助于我们建立更好的模型，了解恒星和黑洞如何产生星系变化。”

　　1月11日，韦弗代表她的团队在新奥尔良举行的美国天文学会第243次会议上展示了这一结果。一篇关于这一发现的论文目前正在接受《天体物理学杂志》的审查。这项工作之所以成为可能，要归功于欧洲航天局(ESA)卫星xmm -牛顿(x射线多镜任务)在美国宇航局钱德拉x射线天文台的帮助下收集的数据。

　　NGC 4945是一个活跃的星系，距离我们大约1300万光年，位于南半人马座。

　　一个活跃的星系有一个异常明亮和可变的中心，由一个超大质量黑洞提供能量，这个黑洞通过引力和摩擦力加热周围的气体和尘埃盘。黑洞慢慢地消耗它周围的物质，从而在圆盘发射的光中产生随机波动。与大多数活跃的星系一样，NGC 4945的黑洞和圆盘被一层被称为环面的密集尘埃云所覆盖，这层尘埃云阻挡了一些光线。

　　活跃星系的核心也可以驱动高速粒子喷射，并产生含有气体和尘埃的强风。

　　NGC 4945也是一个星暴星系，这意味着它形成恒星的速度比我们的星系要快得多。科学家估计，它每年产生的质量相当于18颗类似太阳的恒星，几乎是银河系的三倍。几乎所有的恒星形成都集中在星系的中心。一次星暴事件会持续1000万年到1亿年，直到形成新恒星的原材料耗尽才会结束。

　　韦弗是美国宇航局xmm -牛顿项目的科学家，她和她的团队用这颗卫星观察了NGC 4945。在他们的数据中，他们看到了科学家所说的铁k - α线。当来自黑洞盘的高能x射线遇到其他地方的冷气体时，就会出现这种现象。(这种气体的测量值约为零下400华氏度(约合零下200摄氏度)。)铁谱线在活跃星系中很常见，但在这些观测之前，科学家们以前认为它发生在更接近黑洞的尺度上。

　　钱德拉已经在其他星系中绘制了铁k - α的地图。在这一次，它帮助我们研究了云中单个明亮的x射线源，帮助我们排除了黑洞之外的其他潜在起源，”戈达德大学的博士后研究员、合著者詹娜·卡恩(Jenna Cann)说。“但是NGC 4945的线从它的中心延伸得很远，我们需要xmm -牛顿的宽视野才能看到它的全部。”

　　因为从我们的角度来看，NGC 4945几乎是倾斜的，所以xmm -牛顿能够绘制出它的铁线沿星系平面和星系平面上方的范围，分别追踪到32000光年和16000光年——比以前观察到的铁线远一个数量级。

　　科学小组认为，这条线突出显示的冷气体是大约500万年前银河系中心黑洞爆发的粒子射流的遗迹。喷流很可能以一定的角度射向银河系，而不是指向太空，驱动着一股超强的风，这种风仍在推动着星系中的冷气体。它甚至可能引发了当前的星爆事件。

　　韦弗和她的同事将继续观察NGC 4945，看看他们是否能发现黑洞影响星系演化的其他方式。来自圆盘的x射线目前正在突出冷气体，也可能开始驱散它。由于恒星的形成需要这些气体，科学家们可能能够测量星系黑洞周围的活动如何熄灭它的星爆阶段。

　　“有许多证据表明，黑洞在某些星系中扮演着重要的角色，决定了它们的恒星形成历史和命运，”合著者、戈达德大学天体物理学家埃德蒙·霍奇斯-克拉克说。“我们研究了很多星系，比如NGC 4945，因为虽然黑洞对黑洞的物理性质几乎是一样的，但它们对星系的影响却大相径庭。xmm -牛顿帮助我们发现了一个我们不知道要去寻找的星系化石——但它可能只是许多化石中的第一个。”

　　ESA的xmm -牛顿天文台于1999年12月从法属圭亚那的库鲁发射升空。NASA资助了xmm -牛顿仪器包的组成部分，并在戈达德提供NASA客座观测员设施，支持美国天文学家使用该天文台。