溫度10兆度的類星體嚇壞了天文學家

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畫家印象中的類星體: Wolfgang Steffen, Institute for Astronomy, UNAM, Mexico

一座新設的天文望遠鏡幾乎是立即找到寶藏,發現到一顆類星體,一個超熱地區由灰塵和氣體圍繞著一個黑洞,也就是說,一個釋放噴射流的熱比認為可能的熱,至少高出70倍。

在以無線電波長操作的太空望遠鏡當中,RadioAstron是不尋常的。雖然和巨大的地面天線碟(10公尺或33英呎)相比,望遠鏡本身是小的;它能夠結合地面儀器,操作在相同的波長。它們一起產生的單一望遠鏡解析度照片是和它們之間的距離一樣寬,遠超過距離為地球一半的天線碟之間的合作。

對於這個不尋常工具的首批標的物之一,是類星體3C 273,是這些非常明亮天體的第一個要確認,而且是最鮮亮中的一個。儘管比太陽亮4兆倍,3C 273很難研究,位於24億光年遠,在一個巨大的橢圓形星系中心。

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那樣明亮的東西一定是令人費解的熱,同樣的情況應用在3C 273所噴出的輻射噴射流,模型認為這是不可能的,因為噴射流的溫度是超過凱氏一千億度,在那個溫度點電子產生出輻射,應該很快地以所謂的逆向康普頓散射災變(inverse Compton catastrophe)冷卻它們。然而,在天文物理期刊通訊,一個國際研究小組已經估算出真正的溫度。

RadioAstron專案科學家Yuri Kovalev博士在一份聲明中說:”我們測量類星體核心的有效溫度是比10兆度還高。這個結果,對解釋我們目前所了解的類星體相對噴射流如何輻射出,是非常挑戰的。”

結合地面望遠鏡,包括阿雷西波電波望遠鏡(Arecibo)和超大天線陣列(Very Large Array),RadioAstron檢驗來自3C 373在波長為18、6.2以及1.35公分(7、2.4以及0.5英吋)的輻射,提供雙方一個總體的溫度推算,變化於7兆度到14兆度,以及類星體噴射流底部結構的一個觀察。

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哈伯望遠鏡所看到的一個類星體但結合太空和地面望遠鏡所提供的解析度更高於哈伯ESA/Hubble & NASA 

Kovalev在另一份聲明中說:”只有這個地面系統能夠揭露這個溫度,而且現在我們必須要想出那個環境是如何能夠達到那樣的溫度。這個結果,對於我們目前對類星體噴射流的了解,是一個重大的挑戰”

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解析度藉由這樣的合作而變得可能。如此的精細,讓研究小組能夠偵測到在他們測量銀河系內的離子化星際介質變化的散射效應(scattering effects)。第一作者、哈佛-史密松天文物理中心的Michael Johnson博士“這像是在一個蠟燭火焰上識破熱擾動氣體,我們在以前從未能夠看到系外星系天體是如此的扭曲。”

這位作者解釋:”當在長時間幅度上做平均,從幾天到幾個月,散射的模糊壓緊特徵在照片裡,導致出現較低的表面亮度溫度。部分的理由是這些異常溫度在過去沒有被認出,經過一小段時間,散射產生出被稱作是”折射底部結構(refractive substructure)”的明點和暗點印記。

RadioAstron自2011年就在太空了,但它已經花時間在分析第一批的觀察。使用在這一個事例,了解它能提供的最大底線是超過171,000公里(106,000英哩)的兩倍。天文學家等不及要看它下一個發現是什麼。

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以不同波長看類星體3C 273顯示星際介質在進來的射線上的干擾作用Johnson et al, The Astrophysical Journal.

來源: Iflscience