2023年8月17日发表在《自然天文学》上的一篇题为“活动星系核及其宿主星系的演化路径”的新论文提供了关于超大质量黑洞及其宿主星系共同演化的重要新见解。

天文学家揭示了超大质量黑洞及其宿主星系的演化路径

该研究由2022年毕业于北京大学、现就职于伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的庄明阳博士和北京大学科维理天文与天体物理研究所的LuisC.Ho教授共同完成。，导出主星系的结构和光度特性，使用Pan-STARRS13PI球面度巡天的数据导出了近11,500个红移≤0.35个无遮挡活动星系核(AGN)的宿主星系的结构和光度特性，以探索黑洞质量与附近宇宙中宿主星系特性之间的

长期以来，天文学家一直对超大质量黑洞的质量与其宿主星系的特性之间观察到的紧密相关性感兴趣。然而，对于黑洞与星系的关系如何产生或它们如何随时间演变，尚未达成共识。黑洞质量与附近宇宙中活动星系核的主星系特性之间的具体联系仍然难以捉摸。

研究发现，无论星系类型如何，具有积极吸积黑洞的星系都遵循黑洞质量和恒星质量之间的类似关系。此外，星系在这种关系中的位置似乎与恒星形成和黑洞吸积活动的水平有关。

“我们的结果揭示了黑洞质量-恒星质量平面上星系的演化轨迹，”庄博士说。“星系及其中心黑洞的联合演化在很长的时间尺度上似乎是同步的。拥有超重黑洞的星系通过产生更多的恒星而赶上。那些拥有瘦黑洞的星系让黑洞吃掉更多。最后，两者达到了幸福的平衡。”

黑洞吸积和恒星形成的共同气体供应的可用性可以解释物体在局部关系上的同步增长。具有低于局域关系的低质量黑洞的天体的演化路径支持了最近的模拟所提出的一种情况，其中黑洞的生长最初落后于恒星的形成，但后来当气体稳定在较高的恒星质量时，情况发生逆转。具有高于局部关系的超大质量黑洞的AGN继续获得恒星质量，这与早期类型AGN宿主星系中活跃恒星形成和丰富气体含量的检测结果一致。

这些轨迹表明，预期抑制恒星形成的辐射模式AGN反馈机制对于低于标度关系的星系效果较差。对于高于该关系的星系，动力学模式反馈似乎不足以阻止长期的恒星形成。

何教授说：“这项工作为超大质量黑洞及其宿主星系的共同演化提供了新的见解，可以作为进化研究的明确基准和框架。”“这些结果为模拟黑洞与其宿主星系之间复杂相互作用的数值模拟提供了关键的观测约束。”

《自然天文学》的编辑表示：“本文探讨了附近宇宙中黑洞质量-恒星质量平面上星系的演化路径，将恒星形成和黑洞吸积的特性联系起来，并为活跃星系核反馈提供了关键约束。”。

“这篇论文的发现非常有趣，对于我们理解黑洞和星系在整个宇宙时代的共同演化以及它们的恒星形成和吸积非常重要，”一位评论家说。