本文围绕南京大学天文与空间科学学院王涛教授团队的科研成果展开。该团队“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”入选2024年度“中国科学十大进展”,文章详细介绍了研究背景、过程、发现以及未来研究方向等内容。
在浩瀚无垠的宇宙探索征程中,有这样一个振奋人心的消息传来。“我们的实验场景,就是我们的宇宙。”日前,南京大学天文与空间科学学院王涛教授带领的团队,凭借“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”这一卓越成果,成功入选2024年度“中国科学十大进展”。这一里程碑式的成就,意味着他们朝着最终揭开星系生死之谜,坚定且关键地迈出了一步。
我们都知道,星系是构成广袤宇宙的基本单位。王涛教授介绍说,天文学家通常把星系划分为两类。一类是较为年轻的星系,它们就像充满活力的少年,仍在积极地孕育新的恒星,这类星系被称为恒星形成星系;而另一类则是相对年老的星系,宛如步入暮年,几乎不再有新的恒星诞生,被称作被动演化星系。探究恒星形成星系究竟是如何转变为被动演化星系的,也就是星系如何从“生”(恒星形成星系)走向“死”(宁静星系),这可是星系形成和演化领域最为核心的研究任务之一。
一直以来,理论推测在星系中心的超大质量黑洞生长进程中,其释放出的能量是影响星系从“生”到“死”转变的关键机制。然而,长期以来却一直缺乏实际的观测依据来支撑这一理论。
时间回溯到2012年,王涛从南京大学博士毕业后,便踏上了海外学习与工作的征程,他先后在哈佛大学、巴黎萨克雷大学和东京大学深造和任职。其实,从攻读博士学位起,王涛就开始深入思索这项研究了。直到2021年,他毅然从日本回国,入职南京大学。此后,经过三四年心无旁骛的钻研,他带领的团队终于在揭开星系生死之谜的道路上迈出了至关重要的一步。
他们通过不懈的研究发现,星系中心黑洞的质量竟然是调制星系中冷气体含量的最为关键的物理量。简单来说,就是黑洞质量越高的星系,其冷气体含量就越低。这一重要研究揭示了中心黑洞主要是通过限制冷气体——这一恒星形成的关键原料,来对星系的演化进行调控的。同时,也完美地解释了为什么宁静星系普遍都含有一个质量较大的中心黑洞。
“这一发现为最终破解黑洞如何影响星系演化这一持续了近半个世纪都未能解开的难题,打开了一扇至关重要的窗口。”在接受相关记者采访时,王涛教授如此说道。他还表示,星系是一个极其复杂的系统,在其演化过程中有多个变量都在发挥作用。团队为了在众多变量中找到最为根本的原因,花费了大量的时间和精力。最终,他们凭借充足的证据证明了中心黑洞质量是影响星系冷气体多少的最根本因素。
目前,该团队的科研工作主要聚焦于近邻宇宙,也就是离银河系比较近的星系。展望未来,团队满怀期待地希望能够将研究拓展到宇宙早期,进而最终揭示黑洞影响星系演化背后隐藏的物理机制,这也成为了团队未来研究的一个重要方向。
“我们生活的银河系,不过是宇宙上千亿颗星系中普普通通的一颗。要知道,黑洞的剧烈活动对于生命的诞生可是致命的。而我们银河系的黑洞相对于其他同样质量的星系来说偏小,而且也不太活跃,这些因素其实都为生命的诞生创造了有利条件。所以说,我们生活在银河系中并非偶然,生命的诞生与否和其所在的星系是紧密相关的。”王涛教授感慨道。
在王涛教授看来,星系作为宇宙的基本构成单元,深入理解星系形成演化的基本规律,对于我们理解整个宇宙不同层次的结构形成演化规律也会起到一定的推动作用。“当大家看到那些美轮美奂的天文图片时,可不要仅仅觉得它们漂亮,实际上天体背后蕴含着许多内在的物理规律,这些规律对于我们理解宇宙、理解现实生活中其他复杂系统的基本规律都是大有益处的。”
日前,南京大学天文与空间科学学院王涛教授团队以“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”成果入选2024年度“中国科学十大进展”。这对于王涛教授和他的团队而言,无疑是极大的激励与肯定。王涛教授激动地说:“一路走来非常幸运,我们也期待未来能做出越来越多世界一流的工作。”
本文介绍了南京大学王涛教授团队“发现超大质量黑洞影响宿主星系形成演化的重要证据”入选2024年度“中国科学十大进展”。阐述了研究背景是探究星系从“生”到“死”的转变,团队发现中心黑洞质量影响星系冷气体含量从而调控星系演化,目前研究聚焦近邻宇宙,未来将拓展到宇宙早期。该成果不仅对理解星系演化有重要意义,还与生命诞生相关,也激励团队继续做出一流工作。
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