在大质量星系的中心普遍存在着超大质量黑洞，当该黑洞吸积物质时，会释放出大量的辐射，成为明亮的活动星系核（AGN）。明亮AGN释放的强大能量，足以驱动星系中心的气体向外高速运动，最终产生星系尺度的气体外流。理论上，AGN产生的气体外流能够将星系中心区域的气体云团加热、破坏甚至清除，这将导致星系中的恒星形成过程被抑制或者终止，这被称为AGN的负反馈。另一方面，气体外流也可能在与星际介质的相互作用中，压缩气体云团，使得气体更容易坍缩形成恒星，进而增强星系局部的恒星形成过程，这被称为AGN的正反馈。观测上，如何验证AGN外流对宿主星系的反馈作用，一直是天文观测研究的热点。先进的积分视场光谱仪（IFS）的观测能够提供空间分辨的电离气体运动学信息和星族性质，以此计算星系尺度气体外流的尺度、形态及外流率，以及外流对恒星形成活动空间分布的可能影响。NGC 2992是一个近邻（z=0.00771）的Seyfert星系，并且与恒星形成星系NGC 2993构成了一个并合星系系统（图1）。前人的研究已经发现NGC 2992中存在不同尺度的AGN外流的证据，包括：高电离Fe吸收线示踪的核区超快外流、核区周围（<1 kpc）的“8”字形射电泡与X射线热气体、kpc尺度的分子气体外流及星系尺度（~7 kpc）的[O III]外流。利用VLT/MUSE的观测数据，王俊峰教授课题组获得NGC 2992空间分辨的星族性质（年龄、金属丰度、年轻恒星比例等），将年轻星族比例的空间分布与外流气体对比，探究了AGN外流是否会影响年轻星族分布的问题。
图1：并合系统Arp 245光学V波段图像。黑色方框表示VLT/MUSE的视场。
我们用星族模版对NGC 2992的连续谱进行拟合，得到了该星系的星族年龄、金属丰度、年轻星族（年龄<100 Myr）的比例等性质（图2）。我们发现，沿着星系主轴的方向，星族年龄较小，年轻星族的比例较高，与尘埃带的分布一致。而在星系次轴的方向上，星系的星族年龄更老，并且随着距离的增加而减小。年轻星族的分布集中在主轴的尘埃带以及恒星盘的边缘。
图2：空间分辨的星族性质。 (a)：光度加权的星族年龄。 (b)：光度加权的平均金属丰度。 (c)： 年轻星族（年龄< 100 Myr）的占比。 (d)：年轻星族的光度加权年龄。 (e)：年轻星族的光度加权金属丰度。 黑色等高线代表尘埃带。 黑色星形表示星系中心。
通过对比NGC 2992中AGN外流与星族性质的分布（图3），计算外流的时标和外流率，对比年轻星族的年龄（<40 Myr），我们认为星系核区周围的恒星形成可能被AGN外流所抑制（负反馈），导致该区域的年轻星族比例非常低（<0.01）。同时，在中心西北部，射电泡结构的边缘，年轻星族的占比最高，达到了0.6，这可能是由于外流在此处触发了恒星形成（正反馈）。考虑到NGC 2992与NGC 2993在大约100 Myr前经历过第一次近心交汇，NGC 2992中的恒星形成与AGN活动可能都是由星系并合过程所触发。
图3：（a）年轻星族占比与[O III]外流（青色等高线）对比。（b）年轻星族占比与核周软X射线辐射对比。（c）年轻星族占比与“8”字形射电泡结构对比。
该研究工作已于近期被国际权威天体物理期刊The Astrophysical Journal接受发表。研究论文的第一作者为南京大学许啸宇博士（厦门大学天文系2018级博士生），通讯作者为厦门大学天文学系王俊峰教授，其他合作者包括南京大学李志远教授和陈燕梅教授。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目及中国博士后基金的支持。
预印本链接：https://arxiv.org/abs/2406.08861
