天文學家在觀測宇宙時,認為他們發現了十幾個類星體正在“消失”——這些類星體是非常明亮且遙遠的天體,其能量來自古老星系中心的貪婪的超大質量黑洞。或者至少它們正在轉變為其安靜和較暗的對應物:核心是飢餓黑洞的星系。這一驚人的發現讓天文學家們開始思考,這些天體是永久關閉,還是隻是暫時熄滅。
去年,美國宇航局戈達德太空飛行中心的斯蒂芬妮·拉馬薩(當時在耶魯大學)發現了一顆類星體亮度變化幅度創紀錄。她在梳理斯隆數字巡天的資料時發現,一顆類星體的亮度在短短10年內減弱了六倍。它的光譜也發生了變化,從經典的類星體變成了普通的星系。
天文學家們認為,早期宇宙中很常見的類星體,最終都會轉變為平淡的星系。“活動星系核”的命名有助於理解其中的原因。類星體屬於一個更大的天體類別,即活動星系核,所有這些天體的能量都來自活躍吞噬物質的超大質量黑洞。自然地,活動星系核會變得不活躍:經過數萬年,黑洞會耗盡可以吞噬的氣體和塵埃,因此類星體會變暗並變得安靜。
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活動星系核會變得不活躍的想法本身並沒有什麼爭議。拉馬薩和她的同事們所懷疑的是,類星體是否可能在短短10年內從活躍狀態變為不活躍狀態。如此巨大的變化應該發生在遠超人類壽命的時間尺度上。他們尋找不同的解釋,但沒有找到任何讓他們滿意的解釋。因此,當拉馬薩在2015年1月在西雅圖舉行的美國天文學會會議上展示她的結果時,引發了天文學界的一股熱潮,他們試圖解釋她發現的消失的類星體,並尋找新的類星體。
今年3月,德國馬克斯·普朗克地外物理研究所的安德里亞·梅洛尼研究了拉馬薩的神秘天體,並提出它根本不是一個典型的類星體。梅洛尼認為,一顆恆星從超大質量黑洞附近經過時被迅速撕裂,導致爆發了一次明亮閃光,被天文學家誤認為是類星體。這種事件產生的光會在短短幾年內消失。雖然這個解釋符合時間尺度,但一些天文學家發現這個論點存在問題。約翰斯·霍普金斯大學的理論家朱利安·克羅利克並沒有參與梅洛尼或拉馬薩的研究,他指出,超大質量黑洞不一定會以梅洛尼提出的方式撕裂一顆恆星。“質量更大的黑洞可以整個吞噬一顆恆星,”他說,如果發生這種情況,就不會有閃光。
拉馬薩在1月份的演講引發了足夠的爭議,另外三個團隊進行了他們自己的研究,尋找更多所謂的“變臉類星體”的例子。9月份,每個團隊都將論文釋出到了arXiv上,這是一個天文學和物理學界使用的預印本伺服器。三個團隊——一個由賓夕法尼亞州立大學的傑西·魯諾領導,一個由華盛頓大學的約翰·阮領導,另一個由愛丁堡大學的切爾西·麥克勞德領導——發現了十幾個新的變臉類星體例子。所有這些都是使用不同的方法發現的。
但是,即使有了這些例子,這些天體是暫時關閉還是永久關閉仍不清楚。一個答案可能有助於天文學家更好地掌握氣體和塵埃如何首先流入黑洞的具體細節,以及為什麼這個過程會隨著時間波動。最終,它可以闡明幫助塑造星系(包括我們自己的星系)的過程。
就他而言,克羅利克認為,變臉類星體最可能的解釋是簡單的變化。從統計上講,天文學家碰巧在這些壽命數十億年的天體永遠熄滅的那一刻觀察到它們的可能性非常小。我們已經知道類星體會閃爍,亮度變化幅度高達三倍,克羅利克說。六倍的變化——雖然無法解釋——也不算太離譜。而且,12個新發現的天體中,有一個不僅消失了,而且重新出現了。克羅利克認為,這顆孤獨的類星體重新出現的原因與它熄滅的原因相同:流入黑洞的氣體和塵埃發生了變化。
下一步將是看看新發現的十幾個天體在未來幾年是否會變亮。一些團隊還希望進行有針對性的調查(而不是偶然的檔案搜尋)以尋找更多天體。儘管這可能會產生更多有價值的結果,但檔案搜尋表明,舊影像中可能隱藏著有趣的東西。“我認為,那裡有所有這些未開發的資料,如果只是我們知道要尋找什麼,它可能會帶來真正棒的發現,這真是太酷了,”拉馬薩說。