遥远星系中一个奇怪的涌动光芒或将我们对黑洞的看法

2022年05月29日 12:05 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在被称为1ES 1927+654的星系中发生了一些奇怪的事情:在2017年底,由于科学家无法解释的原因,位于这个星系中心的超大质量黑洞经历了一场大规模的身份危机。在几个月的时间里,这个已经很亮的天体--由于它的亮度,其被归入一类被称为活动星系核(AGN)的黑洞类别中--突然变得更亮了--在可见光下的亮度是正常情况下的近100倍。

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现在,一个国际天体物理学家团队--包括来自科罗拉多大学博尔德分校的科学家可能已经确定了这种转变的原因。穿过黑洞的磁场线似乎已经翻转过来,这使得该天体的属性发生了快速但短暂的变化。这就像地球上的罗盘突然开始指向南方而不是北方。

研究报告的共同作者Nicolas Scepi表示,可能会改变科学家对超大质量黑洞的看法。据悉,该研究报告于5月5日发表在《The Astrophysical Journal》上。

Scepi说道:“通常情况下,我们会期望黑洞经过数百万年的演变。但这些天体--我们称之为外观变化的AGNs--在非常短的时间尺度内演变。它们的磁场可能是理解这种快速演变的关键。”

Scepi跟Mitchell Begelman和Jason Dexter一起在2021年首次提出了这种磁翻转可能的理论。

新研究支持这一观点。在其中,由NASA戈达德太空飞行中心的Sibasish Laha领导的团队收集了关于这个遥远天体的最全面的数据。该小组利用了来自地面和太空的七个望远镜阵列的观测数据,其追踪了来自1ES 1927+654的辐射流,因为这个AGN的亮度非常高,然后又变暗了。

这些观察结果表明,超大质量黑洞的磁场可能比科学家曾经认为的要动态得多。另外,天体物理学和行星科学系教授Begelman指出,这个AGN可能并不孤单。他说道:“如果我们在一个案例中看到这种情况,我们肯定会再次看到它。现在我们知道要寻找什么了。”

Begelman表示,AGN是由已知宇宙中一些最极端的物理学产生的。当超大质量黑洞开始从其周围的星系中吸入大量的气体时这些怪物就会出现。就像水绕着排水口转一样,这些物质越靠近黑洞就会旋转得越快--并形成一个明亮的“吸积盘”,进而产生强烈而多样的辐射,据悉,科学家可以在数十亿光年外看到。

这些吸积盘还产生了一个奇怪的特征。它们产生强烈的磁场进而环绕着中央黑洞,另外,它们还像地球自己的磁场一样,指向一个明显的方向如北方或南方。

APS助理教Dexter表示:“来自事件地平线望远镜和其他观测的越来越多的证据表明,磁场可能在影响气体如何落到黑洞上起到关键作用。”

这也可能影响到AGN的亮度,就像1ES 1927+654的核心部分,通过望远镜看起来有多亮。

2018年5月,这个天体的能量激增已经达到了顶峰并喷射出更多的可见光,但也比平时多出许多倍的紫外线辐射。大约在同一时间,AGN的X射线辐射的发射开始变暗。

Scepi说道:“通常情况下,如果紫外线上升,你的X射线也会上升。但在这里,紫外线上升,而X射线却下降了很多。这是很不寻常的。”

Begelman表示,这些特征不断地从外部空间拉入气体,而其中一些气体也带有磁场。如果AGN拉入的磁场跟它自己的方向相反--说,它们指向南方而不是北方--那么它自己的磁场就会减弱。这有点像拔河队在一个方向上拉动绳子,可以使他们的对手在另一个方向上的努力无效。

JILA团队推测,在这个AGN中,黑洞的磁场变得如此之弱,以至于它翻转过来。

Begelman说道:“你基本上是把磁场完全抹去了。”

在这项新研究中,由NASA领导的研究人员着手收集尽可能多的关于1ES 1927+654的观测数据。

紫外线和X射线辐射之间的脱节被证明是致命的证据。天体物理学家怀疑,磁场的减弱会导致AGN的物理学发生这样的变化--转移黑洞的吸积盘,从而使其喷射出更多的紫外线和可见光,而矛盾的是,X射线辐射却减少了。没有其他理论可以解释研究人员所看到的情况。

到2021年夏天,AGN本身安静下来并恢复了正常。但Scepi和Begelman认为这个事件是一个自然的实验--在靠近黑洞的地方进行探测以了解更多关于这些物体如何助长明亮的辐射束。反过来,这些信息可能会帮助科学家确切地知道他们应该寻找什么样的信号以便在夜空中找到更多奇怪的AGN。

Scepi说道:“也许有一些类似的事件已经被观察到了--我们只是还不知道它们。”

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