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星系“变脸” 人类也许见证了类星体的诞生

admin 2019-10-08best365中文

  天文学家发现 ,每个星系中心往往会存在一个超大质量黑洞 。究竟宇宙中是先有星系中心黑洞再吸积周围物质形成星系 ,还是先有星系再孕育中心黑洞 ?这个问题就像“鸡生蛋还是蛋生鸡”一样 ,至今尚未有定论 。但公认的一点是 ,星系中心黑洞对星系的影响很大 ,一旦黑洞“躁动” ,星系也会“变脸” 。

  近日 ,研究人员观察到6个相对安静的星系突然变得活跃起来 ,它们的中心黑洞疯狂“吞食” ,中心区域亮度由弱变强 。浩瀚宇宙中 ,这群原本的“小透明”摇身一变 ,成了惹人注目 、熠熠生辉的类星体 ,怒刷一波存在感 。研究人员观测到这一变化过程历时几个月 ,但在星系数十亿年的寿命面前 ,可谓是“瞬间变脸” 。更重要的是 ,天文学界此前几乎没有观测到过亮度增强的星系“变脸”事件 。该研究成果近日发表在《天体物理学杂志》上 。

  黑洞“有点饿”星系“很温和”

  有学者曾计算过 ,宇宙至少有2万亿个星系 。这些星系形状各异 ,大小和亮度也不尽相同 。有星光黯淡的普通星系 ,即便采用人类最先进的望远镜都搜索不到它的身影 ;也有星芒四射的活动星系 ,即便是在100亿光年之外 ,其光芒也能被我们捕捉到 。

best365中文  一个普通的星系之所以能被我们看到 ,主要是因为其中的大量恒星发出的光 。而一个活动星系之所以耀眼 ,皆源于它的核心发出了最亮的光 。在一个星系的核心区域中 ,超大质量黑洞在贪婪地吞噬附近的气体和尘埃 ,并发出稳定的明亮光线 。相比而言 ,活动星系中的恒星发出的光亮只是萤火之光 ,远比不上中心黑洞“吞吐”的日月之辉 。正是因为二者亮度的显着差异 ,我们在地球上观测时 ,只能看到非常遥远的星空中有个明亮的点 ,那正是活动星系核 ,由于它看起来与近处的恒星无甚差别 ,天文学家也称之为类星体 。

  在普通星系和活动星系之间 ,还存在着第三类星系——低电离核发射线区(LINER)星系 ,它正是此次“变脸”事件的主角 。

  “LINER星系是指在核心区域出现低电离发射线的星系 ,这种发射线在光谱中有特定的范围 。”中科院国家天文台研究员陆由俊在接受科技日报记者采访时表示 ,普通星系主要辐射源来自恒星 ,其核心区域捕捉不到发射线 ;活动星系主要辐射源为核心区域黑洞活动产生的高电离发射线 ;而LINER星系的主要辐射源一直存有争议 ,有人认为是星系中心黑洞的光 ,也有人认为其星系内部众多恒星所发出的光更强烈一些 。

  “通俗来讲 ,普通星系的中心黑洞处于休息的状态 ,基本上不怎么吃东西 ,自然也不怎么发光 ,就像我们银河系中心的黑洞一样相对安静 ;活动星系的中心黑洞则在吃正餐 ,大快朵颐 ,吐出的光强烈明亮 ;而LINER星系中心黑洞则处于‘吃零食’的状态 ,断断续续吃一些 ,但吃得少 ,吐的光也相对微弱些 。”中科院国家天文台研究员金驰川告诉科技日报记者 ,LINER星系核心区域的活动既不算很安静 ,也不是太躁动 ,是一类相对“温和”的星系 。

  “后来有学者提出 ,LINER星系核心区也可能是一片星暴区 ,有大量恒星形成 ,如果这些恒星的质量很大 ,也会发射紫外线光子 ,将周围的云团 、气体电离 ,释放出低电离发射线 。”陆由俊说 。

  以往是“终结”这次是“新生”

  “以前 ,星系‘变脸’很少被观测到 ,而且多是明亮的类星体黯淡下来 ,这往往代表着类星体的‘终结’ 。”陆由俊说 。

  从第一颗类星体被发现至今 ,已近60年 。这期间 ,人们发现了超过50万个类星体 ,能“变脸”的仅占极少数 。在人们观测的过程中 ,这些“变脸”类星体的高电离发射线会在几年的时间内消失 。

  “此次观测到的6个星系其亮度在几个月内增加了几倍 ,由低电离的LINER星系转变为高电离的类星体 ,这更像是类星体的诞生 。”陆由俊说 ,“我们以前几乎从未观测到过 。”

  是什么催生了这场蜕变 ?在陆由俊看来 ,星系核心如果是星暴区 ,星暴区“暴动”引发这次“变脸”活动貌似不太可能 。因为恒星的形成所需的时间很长 ,这种变化过程目前人类几乎不可能观测到 。

  因此 ,最有可能的原因是星系中心的黑洞 ,吸积周围物质的量突然增大 ,导致其电离的光也开始变强起来 。可是 ,又是什么原因让原本“温和”的黑洞“躁动”起来的呢 ?

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