该研究的主要作者朱说：“传统上，人们认为，由于星系相距如此遥远，它们很大程度上是自行演化的。”他的研究结果发表在天体物理学杂志通讯。 “但我们发现，一个星系中一个非常活跃的超大质量黑洞可以影响数百万光年的其他星系，这表明星系的演化可能更多地是一种群体的努力。”

朱将这个概念描述为“星系生态系统”，并将其与地球上相互关联的生态系统进行比较。 “一个活跃的超大质量黑洞就像一个主宰生态系统的饥饿的掠食者，”他说。 “简单来说，它吞噬物质并影响附近星系中恒星的生长。”

是什么让超大质量黑洞如此强大

自从 1900 年代初首次提出黑洞以来，它就一直让科学家和公众着迷。这些物体代表了宇宙中一些最极端的条件，它们的引力如此强大，如果它们靠得太近，附近的物质甚至光都会被吸引进来。

一种被称为超大质量黑洞的特殊类别，包括银河系中心的黑洞，其质量可能是太阳质量的数百万甚至数十亿倍。尽管黑洞本身是看不见的，但当它们积极消耗周围的物质时，它们会变得异常明亮。

在这个被称为类星体的活跃阶段，气体和尘埃在黑洞周围形成一个旋转盘，当黑洞向内落下时释放出大​​量能量。这些类星体的光芒如此强烈，以至于超过了整个宿主星系。

JWST 之谜带来新发现

詹姆斯·韦伯太空望远镜的早期数据揭示了一些意想不到的事情。天文学家注意到，早期宇宙中一些最亮类星体周围的区域似乎包含比预期更少的星系。由于大型星系通常形成密集的星团，这引发了问题。

“我们很困惑，”朱说。 “昂贵的 JWST 坏了吗？”他笑着补充道。 “然后我们意识到这些星系可能确实存在，但很难被发现，因为它们最近的恒星形成被抑制了。”

这一见解促使研究人员考虑一种新的可能性。也许类星体的强烈辐射不仅影响了它们自己的星系，而且还限制了附近星系的恒星形成。

类星体抑制恒星形成的证据

为了探索这个想法，研究小组重点研究了已知最亮的类星体之一，J0100+2802。该物体由质量约为太阳 120 亿倍的超大质量黑洞提供动力。由于它的光已经传播了超过 130 亿年，因此它可以让人们一睹宇宙不到 10 亿年的历史。

研究小组利用 JWST 测量了 O III 的排放量，O III 是一种电离形式的氧，标志着最近恒星的形成。他们发现，距离类星体约一百万光年以内的星系显示出的 O III 发射量比其紫外光更弱。这种模式表明这些星系中的恒星形成最近受到抑制。

朱说：“众所周知，黑洞会‘吃掉’很多东西，但在活跃的吞噬过程中，以及在发光类星体的形式下，它们也会发出非常强烈的辐射。” “强烈的热量和辐射分裂了构成巨大星际气体云的氢分子，削弱了其积累并变成新恒星的潜力。”

辐射如何破坏恒星的诞生

恒星是在非常特殊的条件下形成的，依赖于大量的冷分子氢气。这种气体是建造新恒星的原材料。科学家们已经知道类星体可以摧毁它们自己星系内的这种气体，从而有效地阻止当地恒星的形成。

尚不确定的是这种效应是否会延伸到单个星系之外。通过观察早期宇宙中的类星体，研究人员发现了强有力的证据，表明这种影响的影响范围比之前想象的要远得多。

朱说：“我们第一次有证据表明这种辐射在星系际范围内影响宇宙。类星体不仅抑制其宿主星系中的恒星，而且还抑制半径至少一百万光年范围内的附近星系中的恒星。”

为什么 JWST 至关重要

朱说，如果没有詹姆斯·韦伯太空望远镜，这一发现就不可能实现。由于宇宙的膨胀，来自极远物体（例如 J0100+2802）的光已被拉伸到红外波长。早期的望远镜无法清楚地探测到这种微弱的红外光。

詹姆斯韦伯太空望远镜的先进灵敏度使天文学家能够以前所未有的细节观察这些早期宇宙事件，为了解星系如何形成和演化打开了一个新窗口。

这对银河系及其他地区意味着什么

银河系本身可能曾经经历过类星体阶段，尽管它现在并不活跃。研究人员现在正在考虑这样一个阶段可能如何影响我们银河系及其邻居的发展。

展望未来，该团队计划研究更多的类星体，以确定这种现象是否普遍存在。他们还旨在更好地了解这些相互作用背后的机制以及其他因素是否发挥作用。

“了解早期宇宙中星系如何相互影响有助于我们更好地了解我们自己的星系是如何形成的，”朱说。 “现在我们意识到，超大质量黑洞在星系演化中发挥的作用可能比我们曾经想象的要大得多——充当宇宙掠夺者，影响早期宇宙中附近星系中恒星的生长。”