星系有各种各样的形状、大小和亮度,从普通的星系到明亮的活跃星系。一个普通的星系之所以可见,主要是因为它的恒星发出的光,而一个活跃的星系在它的中心或核心发出最明亮的光,在那里,一个超大质量的黑洞在贪婪地吞噬附近的气体和尘埃时,会发出稳定的明亮的光。
在普通星系和活跃星系之间的光谱上还有另一类星系,被称为低电离核发射线区(LINER)星系。虽然liner相对常见,约占所有附近星系的三分之一,但天文学家对liner的主要发光来源进行了激烈的争论。一些人认为,弱活动星系核是罪魁祸首,而另一些人则认为,星系核外的恒星形成区域产生的光最多。
一组天文学家观察到六个温和的LINER星系突然令人惊讶地转变为贪婪的类星体——所有活动星系核中最明亮的家园。该小组报告了他们的观察结果,这可以帮助揭开liner和类星体的本质,同时回答一些关于星系演化的紧迫问题天体物理学杂志》上2019年9月18日。根据他们的分析,研究人员认为他们在这六个LINER星系的中心发现了一种全新的黑洞活动。
马里兰大学天文系研究生、该研究论文的主要作者萨拉·弗雷德里克(Sara Frederick)说:“对于六个物体中的一个,我们首先认为我们观察到的是潮汐破坏事件,这种情况发生在一颗恒星太靠近超大质量黑洞并被撕碎的时候。”爱博网站“但我们后来发现,这是一个之前处于休眠状态的黑洞,正在经历一种转变,天文学家称之为‘变化的外观’,从而形成了一颗明亮的类星体。观察到其中6个这样的转变,都在相对安静的LINER星系中,表明我们已经发现了一类全新的活动星系核。”
所有六个令人惊讶的转变都是在兹威基瞬变设施(ZTF)的前9个月观察到的,这是一个位于加州理工学院帕洛马天文台的自动巡天项目,该项目于2018年3月开始观测。UMD是ZTF项目的合作伙伴,由联合空间科学研究所(JSI)促进,JSI是UMD和NASA戈达德太空飞行中心之间的合作伙伴关系。
在其他星系中也记录了变化的外观转换-最常见的是一类被称为塞弗特星系的活跃星系。根据定义,塞弗特星系都有一个明亮、活跃的星系核,但1型和2型塞弗特星系在特定波长下发射的光量不同。根据弗雷德里克的说法,许多天文学家怀疑这种差异是由天文学家观察星系的角度造成的。
1型塞弗特星系被认为正面面对地球,可以一览无间地看到它们的星系核,而2型塞弗特星系倾斜成一个倾斜的角度,这样它们的星系核部分被一个由稠密的尘埃气体云组成的甜甜圈形状的环所掩盖。因此,在这两种类型之间变化的外观转换给天文学家带来了一个难题,因为星系对地球的方向预计不会改变。
弗雷德里克和她的同事们的新观察结果可能会对这些假设提出质疑。
“我们开始试图理解塞弗特星系中不断变化的外观变化。但是,相反,我们发现了一种全新的活动星系核,能够将一个微弱的星系转变为一个明亮的类星体,”UMD天文学副教授、JSI的联合主任和该研究论文的合著者Suvi Gezari说。爱博网站“理论表明,类星体的形成需要数千年的时间,但这些观察表明,类星体的形成可能很快就会发生。它告诉我们这个理论是完全错误的。我们认为塞弗特的转变是最大的谜团。但现在我们有一个更大的问题要解决。”
弗雷德里克和她的同事们想要了解一个原本平静的星系是如何突然转变成一个明亮的星系辐射灯塔的。为了了解更多,他们用探索频道望远镜对这些物体进行了后续观测,该望远镜由洛厄尔天文台与马里兰大学、波士顿大学、托莱多大学和北亚利桑那大学合作运营。这些观测结果有助于澄清转变的各个方面,包括快速转变的星系核如何与宿主星系相互作用。
弗雷德里克说:“我们的发现证实,liner实际上可以在其中心容纳活跃的超大质量黑洞。”“但这六个转变是如此突然和戏剧性,它告诉我们这些星系中发生了一些完全不同的事情。我们想知道如此大量的气体和尘埃是如何突然开始落入黑洞的。因为我们在活动中捕捉到了这些转变,所以它为比较转变前后的原子核提供了很多机会。”
与大多数类星体不同的是,这些类星体照亮了远离星系核的周围的气体云和尘埃云,研究人员发现,只有最靠近星系核的气体云和尘埃云被点亮了。弗雷德里克、格扎里和他们的合作者怀疑,这种活动是从星系核逐渐扩散的,这可能为绘制新生类星体的发展图谱提供了机会。
“令人惊讶的是,任何星系都能在人类的时间尺度上改变自己的样子。这些变化发生的速度比我们目前的类星体理论所能解释的要快得多,”弗雷德里克说。“要了解是什么破坏了星系的吸积结构,并在如此短的时间内导致这些变化,还需要做一些工作。起作用的力量一定是非常极端和戏剧性的。”
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