天文學家發現7億光年外死亡類星體(圖)


7億光年外罕見死亡類星體
氣體雲Hanny's Voorwerp附近沒能找到任何類星體。距離它最近的天體是一個闇弱的星系,編號為IC 2497,兩者相距4.5萬~7萬光年之間。而它們和地球之間的距離則大約為7.3億光年。


據國外媒體報導,類星體是宇宙中最亮的光源之一,它被認為由黑洞驅動,因而具備超強的能量。最近天文學家們在一個近鄰星系中發現一個類星體突然停止發光,就像一根蠟燭突然被掐滅,讓人困惑。

對一團古怪的發光氣體雲,以及近旁一個將其照亮的星系的最新觀測顯示在過去的7萬年間,這一星系的中央星系核區域亮度減弱了。這一發現將有助於科學家們更好的理解超大質量黑洞是如何幫助星系成長和演化的。

「這是我們能獲取的關於類星體宿主星系的最佳圖像,」開爾文·肖文斯基(Kevin Schawinski)說。他是來自耶魯大學的天體物理學家,有關這一發現的論文已經發表在10月26日出版的網路版《天體物理學雜誌通信》上,他是第一作者。肖文斯基同時還是一個採用維基式設計的天文項目「星系動物園」(Galaxy Zoo)的合作創始人。他說:「這是最靠近我們的此類天體,而這顆類星體已經'死'了。」

類星體實際上是超大質量黑洞,它們是貪婪的吞噬者。它潛伏在一些星系的核心區域,肆無忌憚的吞噬周遭的氣體和塵埃。當氣體落入黑洞,這一過程在天文學上稱作「吸積」,在吸積過程中氣體由於劇烈摩擦將產生高熱,從而發出炙熱的白光。

「吸積作用讓宇宙中最黑暗的天體成了最明亮的天體,」克里斯·東尼(Chris Done)說。她是黑洞研究專家,來自英國杜倫大學,她本人沒有參與此項研究。「這就像是這些物質在唄吞噬,永遠消失於視界之前最後的吶喊。」視界是黑洞的邊界,在此邊界之內,一切物質、信息,包括光,無法逃離。

長期以來,天文學家們一直懷疑類星體可能可以幫助星系成長,證據之一是星系規模越大,其中央黑洞的規模也越大。但到目前為止,要觀測演化中的星系幾乎是不可能的。然而Hanny's Voorwerp的發現卻為研究人員帶來了新鮮信息,這是一團詭異的綠色氣體雲,是在「星系動物園」項目存檔的2007年數據中被發現的。之所以叫這個奇怪的名字,是因為它的發現者是一位荷蘭女士漢妮·馮·安科(Hanny van Arkel),而「Voorwerp」這個詞在荷蘭語中意為「物體,或者東西」,因此「Hanny's Voorwerp」,就是「漢妮發現的東西」的意思。科學家們認為,這個氣體雲之所以發光,是由於近旁一個類星體發出的強烈離子輻射「照亮」了它。

但是在它附近卻並沒能找到任何類星體。距離它最近的天體是一個闇弱的星系,編號為IC 2497,兩者相距4.5萬~7萬光年之間。而它們和地球之間的距離則大約為7.3億光年。肖文斯基說:「從宇宙角度而言,這個距離就像是你家的後院一樣。」

對於這個失蹤的類星體目前有兩種可能解釋。一種可能是地球和這一星系之間存在太多的氣體和塵埃,以至於我們看不到類星體發出的強烈輻射,而僅僅看到些許部分,但Voorwerp氣體雲卻能看得清楚;另一種可能是在光線傳遞到Voorwerp氣體雲和傳遞到地球之間的時間差範圍內,這裡存在的類星體熄滅了。也就是說我們之所以看到Voorwerp仍在發光,是因為它因失去光源而「熄滅」的圖景還沒有來得及抵達地球。

為了驗證第一種可能性,肖文斯基和同事們調動了兩台大型空間望遠鏡對這一星系進行觀測。一臺是日本空間局所屬「朱雀」X射線空間望遠鏡,這是日本第5顆X射線天文衛星,於2005年發射升空;另一臺是歐洲的XMM-牛頓X射線望遠鏡,這是歐洲建造的最大天文衛星,於1999年底發射升空。之所以選擇這兩臺望遠鏡是因為它們可以探測高能X射線,這種射線可以穿透即使是最厚的塵埃雲。

對於觀測結果,肖文斯基的小組確實探測到了一些X射線,但是他形容信號「非常微弱、是極小的射線源」。 「要是就照亮Voorwerp氣體雲的要求來看,這一射線源真是太弱太弱了,」他說,「這就像是用一臺LED燈照亮你的大屋子一樣,太不夠了。 」

因此肖文斯基和小組成員得出結論:這裡如果存在類星體,那麼它的亮度一定比照亮Voorwerp氣體雲的天體要暗100到1萬倍。這意味著這個類星體一定是在過去的4.5萬~7萬年中熄滅了,但是顯然它熄滅前發出的光線有些還仍然在趕往Voorwerp氣體雲的途中,因此這個氣體雲還在發光,訴說著近旁的類星體過去的輝煌。

「因為這個類星體似乎是突然間熄滅的,這說明環繞這個黑洞的塵埃盤應當比較小,」東尼說,「這是符合黑洞吞噬周圍物質的模型理論的。那些理論很難驗證,這次發現的現象可能暗示我們目前關於黑洞吸積盤的理論是正確的。對於這一點,我感到很興奮。」

這一類星體死亡事件也為研究人員提供了一個絕好的實驗室,可以用以觀察一旦中央黑洞凋亡,星系本身將何去何從。 「這一事件當然給了我們一個難得的機會可以一窺類星體演化的獨特階段,要不然我們是沒辦法對此進行研究的,」東尼說。

肖文斯基同時指出:如果沒有「星系動物園」項目,我們可能永遠不會取得這一發現。 「我們或許永遠不會發現這個距離我們最近的類星體,以及這一發現帶給我們的那麼多有關黑洞、星系以及它們之間在演化過程中的相互作用的信息。這一切都要歸功於積極參與到星系動物園項目中的世界各地的業餘天文愛好者們,以及網際網路的力量。」



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