天文学家可能终于破获了一起宇宙悬案：为什么宇宙中最大的星系缺少那么多恒星。来自X射线成像和光谱任务（XRISM）的新数据表明，超大质量黑洞是罪魁祸首，它们吹走了形成恒星所需的气体。

当前模型预测，质量最大的星系应该充满恒星质量，但观测显示存在显著缺口。密歇根大学博士生Xin "Cindy" Xiang利用XRISM数据调查了一个主要解释，并发现了直接指向黑洞的证据。

大多数人知道黑洞是引力强大到连光都无法逃脱的天体。然而，黑洞也能在自身周围创造出极其明亮的区域。当气体和尘埃螺旋向内时，它们形成一个吸积盘，释放出巨大能量，包括强大的X射线。

吸积盘是宇宙中能量最充沛的环境之一。落向黑洞的物质被引力和摩擦加热，直到变成炽热的等离子体。同时，吸积盘可以发射出强大的物质外流。

这些风足以将气体扫出星系。由于气体是制造新恒星的原材料，这样的外流可能显著减少未来的恒星形成。

来自XRISM的数据支持了这种可能性。该任务由日本宇宙航空研究开发机构与美国国家航空航天局及欧洲空间局合作领导。

"以前，没有XRISM，我们只能看到外流的粗略特征，"Xiang说。"但你需要能够分辨精细特征来回答重要问题。它们的结构和几何形状是什么？风是如何以及何时被发射的？"

XRISM于2023年发射，2024年秋季开始科学观测。其能量分辨率大约是前身的10倍，使天文学家能够更详细地研究黑洞环境。

Xiang和她的合作者专注于NGC 4151，这是一个距离地球约5000万光年的明亮星系。其中心有一个活跃星系核（AGN），那里有一个超大质量黑洞正在积极吞噬物质并产生发光的吸积盘。这使得NGC 4151成为研究黑洞驱动外流的理想实验室。

"借助XRISM，我们以最高分辨率观测最明亮的AGN，并获得了迄今为止对吸积盘外流最丰富的信息，"Xiang说。

与密歇根大学天文学教授Jon Miller合作，Xiang此前展示了NGC 4151吸积盘的风可以达到足够高的速度，将物质从系统中喷射出去。她还确定了驱动这些外流的可能机制——磁离心驱动，类似于引发太阳耀斑的机制。

在加利福尼亚州帕萨迪纳举行的美国天文学会第248次会议上，Xiang提出了一种新方法，用于确定NGC 4151的强大风何时活跃。该方法可以帮助研究人员在其他星系中识别类似的外流，并提高对整个宇宙中AGN的理解。

由于AGN风会随时间剧烈变化，Xiang需要一种方法来精确找出最快、最强的外流发生的时间。为此，她分析了数百天的XRISM对NGC 4151的观测数据。

她的工作集中在星系X射线输出在耀斑中变亮的时期，以及之后几小时内X射线信号如何演变。

除了测量亮度，Xiang还研究了探测到的X射线是相对硬还是软，这一特性类似于可见光中的颜色。她将这些测量结合成一个新的指标，称为颜色强度指数。Miller建议将名称缩短为"cindicity"。

"部分原因是我的名字是Cindy，"Xiang说。"但想法是，将来你可以告诉我你的源的cindicity，然后..."