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【Nature Astronomy】首次探测到活动星系演化进程中恒星形成率的反弹现象
星系是宇宙的基本单元，如同人类的细胞之于人类本身。星系形成和演化过程是理解宇宙演化历史和限制宇宙学参数的关键之一。基于冷暗物质的最简单的理论预言的星系光度函数与观测相比，在低光度和高光度端均有超出。许多数值模拟的结果显示低光度端需要超新星的反馈而高光度端则需要有活动星系核的反馈来调节理论与观测之间的差异。
活动星系中心超大质量黑洞驱动的外流气体将质量,角动量以及能量从星系核区携带至寄主星系中, 是连接星系核区和寄主星系的纽带，因而被认为是活动星系核反馈的主要形式之一。但是外流的反馈是否有效，如有效，其反馈是正反馈还是负反馈的问题，目前依然是天文学和宇宙学领域中最受关注的争议之一。
根据活动星系外流产生的光谱特征，可将活动性星系分为三种基本类型：低电离宽吸收线 (LoBALs) ，高电离宽吸收线 (HiBALs)，无宽吸收线 (non-BALs) 活动星系。从时间演化角度来看，三种类型代表了不同的活动星系演化时期。因此比较三种类型活动星系的恒星形成率的差异或许能找出外流对星系演化反馈作用的线索。研究人员利用斯隆巡天最新释放的数据，组建成上述三种类型的活动星系样本,研究发现恒星形成率从低电离吸收线至高电离吸收线时期，恒星形成率出现下降，随后从高电离吸收线到无吸收线时期恒星形成率出现反弹。
根据相关研究工作，研究人员建立如图3的演化模型解释以上的观测现象。在活动星系早期，星系中心超大质量黑洞-吸积盘被浓厚的尘埃包裹，但此时星系中心黑洞已经驱动尘埃和气体产生非常强烈的外流。因此这个阶段在光谱上表现为：光谱因尘埃消光会很红，同时存在明显的低电离的蓝移吸收线。这个时期星系中有大量的尘埃和气体，并且外流仅存在于星系中心小尺度上，对恒星形成还未有影响。因而这个时期有着非常剧烈的恒星形成。根据这个类型的源比例可以大约推测，这个阶段的维持时间一般不超过百万年。随着时间的演化，外流尺度在增加，并且冲出尘埃的包裹，到达星系尺度，尘埃消光减弱，光谱变蓝，同时外流气体电离度提高。因而在光谱上表现为低电离吸收线消失，仅表现为高电离吸收线。这个时期外流对恒星形成产生显著的压制作用。根据这个类型的源比例可以大约推测，这个阶段的维持时间一般超过千万年的时标。值得一提的是典型的大质量O型星的典型寿命约为数百万年。因此在这个时期，我们看到恒星形成率的显著下降在时标上是自洽的。随着尘埃和气体含量的减弱，外流逐渐减弱，外流对恒星形成的压制作用也在减弱，因而会出现恒星形成的反弹现象。该观测结果表明外流对星系的恒星形成存在着全局性的压制作用。
论文的第一作者广西民族大学数学与物理学院陈志福教授，通讯作者中国科大天文系何志成副研究员。其他主要的合作者包括，北京大学科维理天文研究所何子山教授，庄明阳博士，中国科大天文系王挺贵教授和刘桂琳教授，南京大学天文与空间学院顾秋生教授，以及广西民族大学王志文教授。本项研究得到国家自然科学基金、广西自然科学基金、广西民族大学科研项目基金等资助。
第一作者
陈志福，广西民族大学教授，主要研究领域为星系的形成与演化，目前已在SCI源刊发表研究论文30多篇。
通讯作者
何志成，中国科学技术大学副研究员，研究领域为活动星系。核心的科学成果为创建并发展一套全新的测量星系中电离气体密度的方法。迄今已在国际著名学术期刊上发表第一或者通讯作者论文13篇，包含Nature Astronomy 2篇, Science Advances 1篇，1篇论文获得美国天文学会与英国物理学会出版社评选的2020年度中国高引论文奖。
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编辑：王茹茹
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