1. 首页 > 自然地理

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

天空的无线电图像已经在遥远的星系中发现了数百个“婴儿”和超大质量的黑洞,这些星系的光以意想不到的方式反弹。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

星系是巨大的宇宙天体,由气体、尘埃和恒星(如我们的太阳)组成,大小为数万光年。考虑到星系的大小,您可以预期星系发出的光量会缓慢而稳定地变化,时间尺度远远超过一个人的一生。

但是发表在《皇家天文学会月刊》上的研究发现,在短短几年内,令人惊讶的星系种群的光速变化更快。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

什么是射电星系?

天文学家认为,大多数星系的中心都有一个超大质量的黑洞。其中一些是“活跃的”,这意味着它们会发出大量辐射。它们强大的引力场从周围环境中吸取物质,并将其撕裂成热等离子体环绕的甜甜圈,称为“吸积盘”。

该盘以接近光速的速度绕黑洞运行。磁场沿黑洞的旋转轴以长而细的流或“射流”的形式加速磁盘中的高能粒子。当它们离黑洞越来越远时,它们喷成蘑菇状的大云或“波瓣”。

整个结构就是射电星系的组成部分,之所以被称为射电星系是因为它发出大量的射频辐射。它可能跨越数百,数千甚至数百万光年,因此可能需要很长时间才能显示出剧烈的变化。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

天文学家长期以来一直在质疑为什么有些射电星系拥有巨大的裂片,而另一些则仍然很小且狭窄。存在两种理论,一种是射流被黑洞周围的致密物质阻挡,通常被称为挫折的波瓣。

但是,有关此现象的细节仍然未知。尚不清楚波瓣是否只是暂时地被一个很小的,非常密集的周围环境所限制——还是它们正在缓慢地推动穿过一个更大但密度较小的环境。

解释较小波瓣的第二种理论是射流很年轻,尚未延伸到很远的距离。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

古老的射电星系为红色,婴儿射电星系为蓝色

可以通过巧妙地利用现代射电天文学来识别婴儿射电星系和古老射电星系:观察它们的“射电颜色”。

我们查看了银河系(GaLactic)和河外星系(Extragalactic)全天空MWA(GLEAM)调查的数据,该数据以20个不同的无线电频率观测天空,为天文学家提供了无与伦比的“射电颜色”天空视图。

根据数据,婴儿射电星系显示为蓝色,这意味着它们在较高的无线电频率下会更亮。同时,濒临灭绝的古老射电星系在较低的射电频率中显示为红色,并且更亮。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

我们确定了554个婴儿射电星系。当我们查看一年后拍摄的相同数据时,我们惊讶地发现其中123个信号的亮度在不断反弹,似乎在闪烁。这让我们感到困惑。

在不违反物理定律的情况下,超过一年光年的大小在不到一年的时间内亮度变化不会太大。因此,要么我们的银河系比预期的要小得多,要么正在发生其他事情。

幸运的是,我们拥有了需要查找的数据。

过去有关射电星系变异性的研究使用的是少数星系,从许多不同望远镜收集的档案数据,或仅使用单一频率进行的研究。

对于我们的研究,我们在一年中跨多个射电频率调查了超过21,000个星系。这使它成为第一个“光谱变异性”调查,使我们能够了解星系在不同频率下如何改变亮度。

在过去的一年中,我们一些反弹的婴儿射电电星系发生了很大变化,我们怀疑它们根本不是婴儿射电星系。这些紧凑的射电星系有可能实际上是令人讨厌的青少年星系,它们迅速成长为成年的速度比我们预期的要快。

尽管我们大多数可变星系在所有无线电颜色中的亮度增加或减少的幅度都大致相同,但有些却没有。另外,有51个星系的亮度和颜色都发生了变化,这可能是导致变化的线索。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

正在发生的三种可能性

1)闪烁星系

恒星发出的光穿过地球大气层时,会发生畸变。这产生了我们在夜空中看到的恒星的闪烁效应,称为“闪烁”。在这项调查中,射电星系发出的光穿过我们的银河系,到达了我们在地球上的望远镜。

因此,我们银河系中的气体和尘埃可能以相同的方式使其变形,从而产生了闪烁效应。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

2)耀变体

在我们的三维宇宙中,有时黑洞会将高能粒子直接射向地球。这些射电星系被称为“耀变体”。

我们没有看到长长的细小喷流和大蘑菇状的波瓣,而是将“耀变体”视为一个很小的亮点。它们可以在短时间范围内显示出极大的可变性,因为从超大质量黑洞本身发出的任何少量物质都直接指向我们。

3)黑洞打嗝

当中央的超大质量黑洞“打嗝”喷出一些多余的颗粒时,它们会形成一个团块,沿着喷流缓慢移动。随着团块向外传播,我们可以先在“射电蓝”中检测到它,然后再在“射电红”中检测到它。

遥远的“婴儿”黑洞异常行为令科学家感到困惑

现在到哪里?

这是我们第一次具有对多种射电颜色进行大规模可变性调查的技术能力。结果表明我们缺乏对射电天空的了解,也许射电星系比我们预期的更活跃。

随着下一代望远镜,特别是平方公里阵列(SKA)的投入使用,天文学家们将在多年后建立起动态的天空图片。同时,值得一提的是,这些行为异常的射电星系也要特别注意那些反弹婴儿星系。

声明:部分文章和图片来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除:allen585858@qq.com。本站发布此信息目的在于传播更多信息,与本网站立场无关,不保证该信息(包括但不限于文字、数据及图表)准确性、真实性、完整性等。本文地址:https://www.qiwenya.com/zrdl/9669.html

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:weixin888

工作日:9:30-18:30,节假日休息