天文學(xué)家發(fā)現，每個(gè)星系中心往往會(huì )存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。究竟宇宙中是先有星系中心黑洞再吸積周?chē)镔|(zhì)形成星系，還是先有星系再孕育中心黑洞?這個(gè)問(wèn)題就像“雞生蛋還是蛋生雞”一樣，至今尚未有定論。但公認的一點(diǎn)是，星系中心黑洞對星系的影響很大，一旦黑洞“躁動(dòng)”，星系也會(huì )“變臉”。

　　近日，研究人員觀(guān)察到6個(gè)相對安靜的星系突然變得活躍起來(lái)，它們的中心黑洞瘋狂“吞食”，中心區域亮度由弱變強。浩瀚宇宙中，這群原本的“小透明”搖身一變，成了惹人注目、熠熠生輝的類(lèi)星體，怒刷一波存在感。研究人員觀(guān)測到這一變化過(guò)程歷時(shí)幾個(gè)月，但在星系數十億年的壽命面前，可謂是“瞬間變臉”。更重要的是，天文學(xué)界此前幾乎沒(méi)有觀(guān)測到過(guò)亮度增強的星系“變臉”事件。該研究成果近日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

　　黑洞“有點(diǎn)餓” 星系“很溫和”

　　有學(xué)者曾計算過(guò)，宇宙至少有2萬(wàn)億個(gè)星系。這些星系形狀各異，大小和亮度也不盡相同。有星光黯淡的普通星系，即便采用人類(lèi)最先進(jìn)的望遠鏡都搜索不到它的身影;也有星芒四射的活動(dòng)星系，即便是在100億光年之外，其光芒也能被我們捕捉到。

　　一個(gè)普通的星系之所以能被我們看到，主要是因為其中的大量恒星發(fā)出的光。而一個(gè)活動(dòng)星系之所以耀眼，皆源于它的核心發(fā)出了最亮的光。在一個(gè)星系的核心區域中，超大質(zhì)量黑洞在貪婪地吞噬附近的氣體和塵埃，并發(fā)出穩定的明亮光線(xiàn)。相比而言，活動(dòng)星系中的恒星發(fā)出的光亮只是螢火之光，遠比不上中心黑洞“吞吐”的日月之輝。正是因為二者亮度的顯著(zhù)差異，我們在地球上觀(guān)測時(shí)，只能看到非常遙遠的星空中有個(gè)明亮的點(diǎn)，那正是活動(dòng)星系核，由于它看起來(lái)與近處的恒星無(wú)甚差別，天文學(xué)家也稱(chēng)之為類(lèi)星體。

　　在普通星系和活動(dòng)星系之間，還存在著(zhù)第三類(lèi)星系——低電離核發(fā)射線(xiàn)區(LINER)星系，它正是此次“變臉”事件的主角。

　　“LINER星系是指在核心區域出現低電離發(fā)射線(xiàn)的星系，這種發(fā)射線(xiàn)在光譜中有特定的范圍。”中科院國家天文臺研究員陸由俊在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)表示，普通星系主要輻射源來(lái)自恒星，其核心區域捕捉不到發(fā)射線(xiàn);活動(dòng)星系主要輻射源為核心區域黑洞活動(dòng)產(chǎn)生的高電離發(fā)射線(xiàn);而LINER星系的主要輻射源一直存有爭議，有人認為是星系中心黑洞的光，也有人認為其星系內部眾多恒星所發(fā)出的光更強烈一些。

　　“通俗來(lái)講，普通星系的中心黑洞處于休息的狀態(tài)，基本上不怎么吃東西，自然也不怎么發(fā)光，就像我們銀河系中心的黑洞一樣相對安靜;活動(dòng)星系的中心黑洞則在吃正餐，大快朵頤，吐出的光強烈明亮;而LINER星系中心黑洞則處于‘吃零食’的狀態(tài)，斷斷續續吃一些，但吃得少，吐的光也相對微弱些。”中科院國家天文臺研究員金馳川告訴科技日報記者，LINER星系核心區域的活動(dòng)既不算很安靜，也不是太躁動(dòng)，是一類(lèi)相對“溫和”的星系。

　　“后來(lái)有學(xué)者提出，LINER星系核心區也可能是一片星暴區，有大量恒星形成，如果這些恒星的質(zhì)量很大，也會(huì )發(fā)射紫外線(xiàn)光子，將周?chē)脑茍F、氣體電離，釋放出低電離發(fā)射線(xiàn)。”陸由俊說(shuō)。

　　以往是“終結” 這次是“新生”

　　“以前，星系‘變臉’很少被觀(guān)測到，而且多是明亮的類(lèi)星體黯淡下來(lái)，這往往代表著(zhù)類(lèi)星體的‘終結’。”陸由俊說(shuō)。

　　從第一顆類(lèi)星體被發(fā)現至今，已近60年。這期間，人們發(fā)現了超過(guò)50萬(wàn)個(gè)類(lèi)星體，能“變臉”的僅占極少數。在人們觀(guān)測的過(guò)程中，這些“變臉”類(lèi)星體的高電離發(fā)射線(xiàn)會(huì )在幾年的時(shí)間內消失。

　　“此次觀(guān)測到的6個(gè)星系其亮度在幾個(gè)月內增加了幾倍，由低電離的LINER星系轉變?yōu)楦唠婋x的類(lèi)星體，這更像是類(lèi)星體的誕生。”陸由俊說(shuō)，“我們以前幾乎從未觀(guān)測到過(guò)。”

　　是什么催生了這場(chǎng)蛻變?在陸由俊看來(lái)，星系核心如果是星暴區，星暴區“暴動(dòng)”引發(fā)這次“變臉”活動(dòng)貌似不太可能。因為恒星的形成所需的時(shí)間很長(cháng)，這種變化過(guò)程目前人類(lèi)幾乎不可能觀(guān)測到。

　　因此，最有可能的原因是星系中心的黑洞，吸積周?chē)镔|(zhì)的量突然增大，導致其電離的光也開(kāi)始變強起來(lái)?？墒?，又是什么原因讓原本“溫和”的黑洞“躁動(dòng)”起來(lái)的呢?

　　研究人員首先想到的是潮汐瓦解事件。如果黑洞的領(lǐng)地闖入一顆恒星，只要在足夠近的距離，黑洞產(chǎn)生的潮汐力就有可能撕裂這顆恒星，一些恒星碎片會(huì )被高速分裂并開(kāi)始落入黑洞中，在這個(gè)過(guò)程中就會(huì )導致不同發(fā)射線(xiàn)信號的出現，瞬間造成亮度增量，隨后亮度會(huì )按照一定的時(shí)間規律衰減。但研究人員在進(jìn)一步觀(guān)測中發(fā)現，其衰減規律與潮汐瓦解事件并不吻合，這種假設也被否定了。

　　“如果是氣體云團運動(dòng)到黑洞周邊，被黑洞吞噬，也可以在短時(shí)間內引起亮度增加，它的相關(guān)規律與潮汐瓦解事件有所不同。”陸由俊表示，從目前的研究來(lái)看，氣體云團“侵擾”黑洞這種猜想或許更接近于真實(shí)答案。

　　挑戰舊理論 探討新思路

　　“理論上，類(lèi)星體的形成需要至少數千年的時(shí)間，但此次觀(guān)察結果表明，它的形成可能非?？?，因此以往的理論可能是錯誤的。”該文章第一作者、美國馬里蘭大學(xué)天文系研究人員弗雷德里克說(shuō)。

　　“這一發(fā)現對原有的類(lèi)星體相關(guān)理論提出了挑戰。”陸由俊表示，以往我們觀(guān)察到的大量類(lèi)星體，它們穩定地釋放光芒，就像人在青壯年時(shí)期，精力旺盛。其中僅有極少數類(lèi)星體逐漸黯淡，仿佛步入了老年時(shí)期。這種占比讓我們以為，類(lèi)星體的壽命是極其漫長(cháng)的。而此次發(fā)現或許是撬動(dòng)傳統類(lèi)星體長(cháng)壽命通識的一個(gè)支點(diǎn)——類(lèi)星體或許并非像我們原本以為的那樣長(cháng)壽。

　　在陸由俊看來(lái)，如果類(lèi)星體的真實(shí)生命周期相對縮短，那么，以后也許會(huì )觀(guān)測到越來(lái)越多的類(lèi)星體誕生過(guò)程。至于此前為何幾乎沒(méi)有觀(guān)測到，大抵是由于技術(shù)的支持讓人們的理念發(fā)生了轉變。

　　“以前，人們希望看得更遠、更廣，以便構建‘星際地圖’。如今，人們的觀(guān)測手段越來(lái)越先進(jìn)，在看得更遠、更廣的基礎上，人們更想弄清楚某一天體究竟是什么，有哪些特征，如何變化。因此會(huì )頻繁地觀(guān)測同一天區，發(fā)現天體‘變臉’的概率自然就會(huì )有所增加。”陸由俊說(shuō)。

　　“這六次轉變是如此突然和戲劇性，它告訴我們在這些星系中發(fā)生了一些完全不同的事情。我們想知道，如此大量的氣體和塵埃是如何突然開(kāi)始墜入黑洞的。”弗雷德里克說(shuō)。

　　“這次發(fā)現對傳統黑洞吸積理論模型提出了巨大挑戰。”金馳川說(shuō)。黑洞輻射的變化時(shí)間與黑洞的質(zhì)量呈正相關(guān)，十個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量大小的黑洞在1天內就能夠通過(guò)吸積物質(zhì)發(fā)生亮度驟變，這是可以理解的。但是，如果是重達千萬(wàn)甚至上億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞亮度突然活躍起來(lái)，在以往的認知中，這至少需要數萬(wàn)年的時(shí)間，畢竟讓這種“大胖子”活動(dòng)起來(lái)更費時(shí)費力。

　　然而事實(shí)就在眼前。這次“變臉”拖拽出的謎團，等待著(zhù)更多的研究去揭示。

　　星暴星系：恒星快速生產(chǎn)車(chē)間

　　星暴星系(Starburst Galaxies)，是指含有一個(gè)巨大的恒星形成暴發(fā)區的星系。普通的星系比如銀河系也形成恒星，但是形成的速度很慢。而在星暴星系中，恒星的形成速度非?？?。NGC 4666是一個(gè)著(zhù)名的星暴星系，距離地球0.8億光年，由于NGC 4666星系和鄰近星系的引力交互作用，促使NGC 4666星系內大量產(chǎn)生恒星。

　　一些科學(xué)家提出，超大質(zhì)量黑洞的形成有可能是由星暴星系產(chǎn)生的。在一項最新研究中，科學(xué)家們發(fā)現了一個(gè)距離地球約130億光年的原始星系。這個(gè)星系的發(fā)現將有望打破原有此類(lèi)星系的距離紀錄，并揭開(kāi)有關(guān)宇宙早期歷史中一些最大質(zhì)量“恒星生產(chǎn)車(chē)間”如何以及何時(shí)運作的奧秘。
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