天文學家發現許多類星體都突然消失蹤影: 到底是為什麼?

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在幾年內,幾乎所有名為SDSS J1011+5442類星體(描繪在這張畫家的插畫)的訊號突然不見。雖然黑洞還在那裡,它一度壯觀、視覺享受(feast)的頻譜訊號不見了,例如遼闊的輻射線跳出藍色連續光(插圖內的黃色頻譜),留下一個普通星系的頻譜(插圖內的青色頻譜)在它的位置。Dana Berry / SkyWorks Digital, Inc. / SDSS collaboration

當以黑洞為燃料的烽火變暗,天文學家要去找出為什麼?

天文學家追蹤一個遙遠的類星體超過十三年,在佛州基西米市(Kissimmee, Florida)美國天文學會(American Astronomical Society)會議報告指出,這個類星體的所有訊號消失無蹤。

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這個類星體被稱為SDSS J1011+5442,在2002年第一次被史隆數位化巡天(Sloan Digital Sky Survey ,SDSS)偵測到。次年,一個後續的頻譜收集,顯示出坐落在星系中心一個典型的、驚人吞嚥的超大質量黑洞的所有訊號。當氣體流入去餵食巨獸,物質被加熱,發出藍光。

接下來的十年,很多的勘測在監視類星體的行為:SDSS、廣域紅外線巡天探測衛星(WISE)、麻省理工學院林肯實驗室的林肯近地小行星研究中心(LINEAR)計畫和卡塔利納巡天計畫(Catalina Sky Survey),持續對J1011+5442的檢查。在幾年間,類星體的亮度穩定的減弱。雖然類星體在一年的時間裡,經常以十分之一的強度變亮和變黯淡,這個退化是較有系統的。

當Jessie Runnoe(賓州州立大學)和同事在2015年再度觀察類星體,作為時域光譜巡天計畫(TDSS)的一部分。他們再一次使用SDSS採集這個野獸的氣體盤頻譜,他們什麼都找不到,幾乎所有的類星體訊號突然消失。取而代之的是,他們只看到一個相對普通的星系。小組已經將結果發表於英國皇家天文學會月報。

眾多之一

但這不是第一個案例,也不會是最後一個。當名為SDSS J0159+0033明亮的類星體以大約相同的時間從視覺內消失,Sky & Telescope在一年多以前就報導過類似的不見。甚至在更早之前,有很多不明亮類星體的例子:Mrk 590、Mrk 1018、NGC 7603,還有好多。

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這些”外貌改變”的活躍星系(一如它們被統稱),似乎以兩種類型出現。一種是通過中的塵雲,阻擋我們對狼吞虎嚥黑洞的視線一陣子。這個雲遮現象更常解釋X光亮度的衰減,因為在黑洞周圍的X光輻射區是很小的,而且一個單獨的雲就可以很容易的阻擋。

但在類星體的可見光完全消失的案例,像是J1011+5442,雲遮現象的解釋簡直就是吹牛。類星體的可見光來自於吸積盤的外部地區,要有極大的塵雲,才能蓋住整個吸積盤並且遮住所有的光。取而代之的解釋是,這個現象比較像是節食;為了解釋J1011+5442可見光的消失,黑洞必須將它的餵食速度除以十。

沒有清除它的吸積盤?

然而,很難解釋的是,黑洞如何這樣快速地從”開”走到”關”。Runnoe說:”吸積盤的最外緣,可見光形成的來源,需要八百年的時間來清空。” 類星體的可見光要在僅僅幾年內關掉,吸積盤外部地區逐步減小是不可行的,認為要以不可思議的速度來吃掉氣體。

為了解釋不同之處,她認為類星體沒有在那時完全清除吸積盤;取代的是,它只是從吸積盤內部吞下最靠近、最熱的氣體,這可以很快地在一兩個月內發生。炙熱的內部氣體在旋轉朝向黑洞時,輻射出紫外線,照射盤的外部,使其發光。因此,當靠近黑洞的紫外線烽火變暗時,盤外部也失去它的可見光光芒。

共同作者John Ruan(華盛頓大學)說研究小組會持續監視J1011+5442的主星系,因為有”很明顯的可能性”,這個類星體會再發光。此外,TDSS已經發現數十個這類已經沉默的類星體。隨著對即將發生的瞬時變化現象做額外的研究,像是剛啟用的TDSS以及LSST,都訂出時程在2019年上線。毋庸置疑的,將有更多的驚喜。

來源: Skyandtelescope