宇宙中最明亮的天體之一——類星體——正在迅速消失。天文學家現在認為他們已經瞭解了這種神秘行為，答案可能有助於他們解釋 像銀河系這樣的星系是如何演化的。
類星體是星系中心的超大質量黑洞，由大量的氣體供給，這些氣體在可見宇宙中閃耀。天文學家長期以來認為，類星體會持續數百萬年，然後在數萬年內緩慢變暗。但2014年，現任馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的天文學家斯蒂芬妮·拉馬薩發現了一個似乎在不到十年內消失的類星體。從天文學角度來看，這只是眨眼一瞬間。
研究人員努力解釋這種異常現象。也許是一團巨大的塵埃雲經過類星體的明亮信標前面，暫時阻擋了它的光線。或者，也許是一顆恆星離黑洞太近，被迅速撕裂，導致明亮的耀斑，科學家誤認為那是類星體。如此明亮的天體在如此短的時間內褪色，這在物理上似乎是不可能的。
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這一發現引發了對更多這種“變臉”類星體的搜尋。這項搜尋已經發現了數十個這樣的神秘天體，其中一些比第一個發現的暗淡得多。本月在預印本伺服器 arXiv 上發表的兩項研究表明，這些類星體之所以會消失，是因為流經其吸積盤（環繞黑洞的熱物質漩渦）的氣體和塵埃量急劇下降。實際上，黑洞“餓死”了。
閃爍的光
在一項研究中，中國科學技術大學（合肥）的天文學家盛振峰和他的同事仔細觀察了十個“變臉”類星體，這些類星體之前曾被斯隆數字巡天和 NASA 的廣域紅外巡天探測器拍攝過1。透過在光學和紅外波長下觀察這些類星體，該團隊可以探測類星體的吸積盤及其環面——環繞它的甜甜圈狀塵埃雲環。
這種方法之所以奏效，是因為發光的吸積盤將光線射向黑暗的環面，在那裡光線被吸收並重新發射為紅外光。環面光線的任何變化都反映了吸積盤光線的變化。因此，當盛振峰和他的同事發現每個類星體發出的光學光在紅外光之前變暗時，他們知道這是由流經吸積盤的物質減少引起的。
另一項由比利時列日大學的天文學家達米安·胡特塞梅克斯領導的研究也加強了這一觀點。胡特塞梅克斯的團隊檢查了來自單個“變臉”類星體的光。當這些光穿過類星體周圍被認為富含電子的區域時，其中一些光會發生偏振，就像地球大氣中的分子散射和偏振來自太陽的光一樣。
研究人員試圖確定是否是塵埃雲阻擋了類星體的吸積盤；如果是這樣，來自類星體的更多光線似乎會來自偏振區域。但是，該團隊在類星體開始變暗後，並未檢測到來自類星體的偏振光增加。這排除了塵埃雲的存在，但不能排除吸積盤的變化。
英國愛丁堡大學的天文學家尼古拉斯·羅斯表示，這兩項研究的結果即使是初步的，也很有趣。
窺視原始星系
如果天文學家能夠確定“變臉”類星體背後的機制，以及這些天體消失的時間尺度，這可能有助於他們更好地理解 星系是如何演化的。
人們認為，每個大型星系在早期都曾是類星體的宿主。類星體中的超大質量黑洞可以釋放出足夠強大的風，以阻止年輕星系中的恆星形成。隨著時間的推移，長期存在穩定類星體的星系可能看起來與類星體行為不可預測的星系非常不同。康涅狄格州紐黑文市耶魯大學的天文學家梅格·厄裡說，一種思考方式是想象兩個裝滿水的相同浴缸。她指出，在一個浴缸中倒入一杯沸水，在另一個浴缸中倒入幾升溫水，會給沐浴者帶來截然不同的體驗。
揭示“變臉”類星體的內部運作機制也可能幫助天文學家追蹤氣體和塵埃如何流入黑洞。儘管最新的結果表明，“變臉”類星體之所以急劇變暗是因為它們耗盡了燃料，但研究人員仍然無法解釋這種情況如何在如此短的時間內發生。
但拉馬薩是七月份與羅斯共同主持的第一次關於“變臉”類星體會議的主席之一，她認為該領域正朝著正確的方向發展。“仍然有很多問題需要解答，”她說。“但我認為我們正在提出正確的問題並朝著正確的方向前進。”
本文經許可轉載，並於 2017 年 7 月 28 日首次發表。