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2020-07-13

新类型黑洞活动?6 个安静星系忽在数月内变成暴力类星体

新类型黑洞活动?6 个安静星系忽在数月内变成暴力类星体

科学家目睹了 6 个原本温文尔雅的星系,在短短几个月内摇身一变成贪婪暴力的类星体。据推测,这种转变可能是由星系中心一种全新类型的黑洞活动所造成。

星系有各式各样的形状、大小、亮度,从形状看的话,主要有椭圆星系、螺旋星系和不规则星系 3 种;从亮度看的话,可分为普通星系和活跃星系,前者发出的光来自该星系内所有恆星,后者则有一个极其明亮的核心,在无线电、微波、红外线、可见光、紫外、X 光、γ 射线等波段都能观测到辐射,称为活跃星系核(AGN),这种光度不可能靠恆星产生,而是中心超大质量黑洞在吸积物质过程发出,其中能量最强大的活跃星系核称为类星体(quasar)。

如果根据星系核心所排放的谱线进行分类,则在普通星系与活跃星系之间还有一种星系,称为「低电离星系核(low-ionization nuclear emission-line region,LINER)」,它含有来自低电离或中性原子的发射谱线,且这种星系通常很宁静安详,不会有相互碰撞的恆星。

天文学家一直在争论这种星系如何形成,有人认为是星系中心微弱的超大质量黑洞带来这种独特性质,也有人说是核心外部的恆星形成区域产生这种谱线。

现在,马里兰大学团队利用新安装在塞缪尔‧奥斯钦望远镜(Samuel Oschin telescope)上的新相机 ZTF(Zwicky Transient Facility),目睹了宇宙中 6 个温吞的低电离星系核,在短短 9 个月内变成能量极其巨大的类星体。

研究人员表示,这项发现将有助于揭开低电离星系核与类星体的本质异同,同时解决星系演化模型中一些亟待解决的问题。

2015 年时,天文学家也记录过星系变脸事件,只不过变化方向相反,是很亮的类星体变成另一种活跃星系──西佛星系(Seyfert galaxy);此外,也可以在 1 型和 2 型西佛星系之间观察到这种变化,它们都都有极亮星系核,但在特定波长下发射不同类型的光,许多天文学家怀疑可能是观察星系的角度不同所造成,比如从星系边缘侧面观察、或从星系圆盘正面观察。

过去理论认为,一个类星体至少需要数千年时间才能形成,但此次观察结果表明理论有误,类星体也可以短短几个月内就诞生。由于太过戏剧化,研究人员表示,这 6 个低电离星系核也可能根本不是低电离星系核,而是完全不同的新型态星系;也可能这些星系正在发生一些未知机制,比如有一种全新类型的活跃星系核,可以将一个文静的星系变成活力满满的类星体。

团队接下来希望理解的是,为何大量尘埃气体突然开始掉入黑洞、传统的吸积结构是否遭受破坏,引发这些现象的力量究竟有多极端。新论文发表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。