新類型黑洞活動?6 個安靜星系忽在數月內變成暴力類星體

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 20 日 17:47 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly


科學家目睹了 6 個原本溫文爾雅的星系,在短短幾個月內搖身一變成貪婪暴力的類星體。據推測,這種轉變可能是由星系中心一種全新類型的黑洞活動所造成。

星系有各式各樣的形狀、大小、亮度,從形狀看的話,主要有橢圓星系、螺旋星系和不規則星系 3 種;從亮度看的話,可分為普通星系和活躍星系,前者發出的光來自該星系內所有恆星,後者則有一個極其明亮的核心,在無線電、微波、紅外線、可見光、紫外、X 光、γ 射線等波段都能觀測到輻射,稱為活躍星系核(AGN),這種光度不可能靠恆星產生,而是中心超大質量黑洞在吸積物質過程發出,其中能量最強大的活躍星系核稱為類星體(quasar)。

如果根據星系核心所排放的譜線進行分類,則在普通星系與活躍星系之間還有一種星系,稱為「低電離星系核(low-ionization nuclear emission-line region,LINER)」,它含有來自低電離或中性原子的發射譜線,且這種星系通常很寧靜安詳,不會有相互碰撞的恆星。

天文學家一直在爭論這種星系如何形成,有人認為是星系中心微弱的超大質量黑洞帶來這種獨特性質,也有人說是核心外部的恆星形成區域產生這種譜線。

現在,馬里蘭大學團隊利用新安裝在塞繆爾‧奧斯欽望遠鏡(Samuel Oschin telescope)上的新相機 ZTF(Zwicky Transient Facility),目睹了宇宙中 6 個溫吞的低電離星系核,在短短 9 個月內變成能量極其巨大的類星體。

研究人員表示,這項發現將有助於揭開低電離星系核與類星體的本質異同,同時解決星系演化模型中一些亟待解決的問題。

2015 年時,天文學家也記錄過星系變臉事件,只不過變化方向相反,是很亮的類星體變成另一種活躍星系──西佛星系(Seyfert galaxy);此外,也可以在 1 型和 2 型西佛星系之間觀察到這種變化,它們都都有極亮星系核,但在特定波長下發射不同類型的光,許多天文學家懷疑可能是觀察星系的角度不同所造成,比如從星系邊緣側面觀察、或從星系圓盤正面觀察。

過去理論認為,一個類星體至少需要數千年時間才能形成,但此次觀察結果表明理論有誤,類星體也可以短短幾個月內就誕生。由於太過戲劇化,研究人員表示,這 6 個低電離星系核也可能根本不是低電離星系核,而是完全不同的新型態星系;也可能這些星系正在發生一些未知機制,比如有一種全新類型的活躍星系核,可以將一個文靜的星系變成活力滿滿的類星體。

團隊接下來希望理解的是,為何大量塵埃氣體突然開始掉入黑洞、傳統的吸積結構是否遭受破壞,引發這些現象的力量究竟有多極端。新論文發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:馬里蘭大學

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