星系“变脸” 人类也许见证了类星体的诞生

天文学家发现，每个星系的中心往往都有一个超大质量黑洞。宇宙中，是星系先有中心黑洞，然后吸积周围物质形成星系，还是星系先孕育中心黑洞？这个问题就像“先有鸡还是先有蛋”，至今还没有定论。但人们认识到，星系中心的黑网洞对星系的影响很大。一旦黑洞“躁动起来”，星系也会“变脸”。

近日，研究人员观察到，6个相对安静网的星系突然变得活跃，它们的中心黑洞疯狂“吞噬”，中心区域的亮度由弱变强。在浩瀚的宇宙中，这群原本的“小透明”幻化成夺目的闪亮类星体，营造出一种存在感。研究人员观察到，这个变化过程持续了几个月，但在星系数十亿年的寿命面前，可谓是“瞬间变脸”。更重要的是，天文学界此前几乎没有观测到亮度增强的星系“变脸”事件。研究结果最近发表在《天体物理学杂志》上。

黑洞“有点饥饿”，星系“非常良性”

有学者计算，宇宙中至少有2万亿个星系。这些星系有各种形状、大小和亮度。有些普通星系的恒星暗淡，即使用人类最先进的望远镜也无法发现；还有一些活跃的星系，即使在100亿光年之外，我们也能捕捉到它们的光。

我们之所以能看到一个普通的星系，主要是因为它内部大量恒星发出的光。活跃星系之所以耀眼，是因为它的核心发出最亮的光。在星系的核心区域，一个超大质量黑洞在贪婪地吞噬附近的气体和尘埃时发出稳定、明亮的光线。相比之下，活跃星系中恒星发出的光只有萤火虫的光，远远不如中央黑洞“交换”的太阳和月亮的亮度。正是由于两者亮度的显着差异，当我们从地球上观察时，我们只能看到很遥远的星空中的一个亮点，这就是活跃的银河核，因为它看起来与附近的恒星没有什么区别。区别在于天文学家所说的类星体。

在普通星系和活跃星系之间，还有第三类星系——LINER星系，它们就是本次“变脸”事件的主角。

“LINER星系是指在核心区域具有低电离发射线的星系。该发射线在光谱中具有特定的范围。” 中国科学院国家天文台研究员卢友军在接受科技日报记者采访时表示，普通星系的主要辐射源来自于恒星。，其核心区无法捕捉到发射线；活动星系的主要辐射源是核心区黑洞活动产生的高电离发射线；而LINER星系的主要辐射源一直存在争议。有人认为是星系中心黑洞发出的光，也有人认为是其星系内众多恒星发出的光更加强烈。

“说白了，普通星系的中心黑洞都处于静止状态，基本上不怎么吃东西，自然也不发出多少光，就像我们银河系中心的黑洞比较安静一样；活跃星系的中心黑洞正在吃晚饭，发出的光强烈而明亮；而LINER星系中心的黑洞则处于“吃零食”的状态，间歇性地吃一些，但吃得较少，而发出的光相对较弱。” 中国科学院国家天文台研究员金赤川告诉科技日报，LINER星系核心区域的活动既不是很安静，也不是太躁动，属于比较“温和”的类型银河系的。

“后来有学者提出，LINER星系的核心区域也可能是一个星暴区域，那里形成了大量的恒星。如果这些恒星质量非常大，它们也会发射出紫外光子，电离周围的云层和气体，并发布低电离发射线。” 陆佑军说道。

以前是“终结”，这一次是“重生”

“过去，星系的‘变脸’很少被观测到，大多数明亮的类星体都变暗了，这往往代表着类星体的‘终结’。” 卢佑军说道。

自第一个类星体被发现以来，已经过去近60年了。在此期间，人们已经发现了超过50万个类星体，而能够“变脸”的只有少数。在人们的观测过程中，这些“变脸”类星体的高度电离发射线将在几年内消失。

“这次观测到的六个星系的亮度在几个月内增加了数倍，低电离的LINER星系转变为高电离的类星体。这更像是类星体的诞生。” 陆幼军说道：“我们以前几乎没有观察到过。”

是什么催生了这种转变？在陆右军看来，如果星系的核心是星爆区域，那么星爆区域的“骚乱”似乎不太可能引发这种“变脸”活动。由于恒星形成所需的时间非常长，这种变化过程目前人类几乎不可能观测到。

因此，最有可能的原因是星系中心的黑洞突然增加了周围物质的吸积量，导致电离光变得更强。然而，到底是什么原因让原本“温和”的黑洞变得“焦躁不安”呢？

研究人员首先想到了潮汐破坏事件。如果黑洞的领土闯入一颗恒星，在足够近的距离处，黑洞产生的潮汐力可能会将恒星撕裂，一些恒星碎片会被高速破碎并开始落入恒星中。黑洞，在这个过程中。会导致出现不同的发射线信号，导致亮度瞬间增加，然后亮度会按照一定的时间规律衰减。然而，在进一步的观察中，研究人员发现其衰变模式与潮汐破坏事件并不相符，这一假设也被拒绝。

“如果气体云移动到黑洞外围，被黑洞吞噬，也能在短时间内造成亮度增加，其相关规律与潮汐瓦解事件不同。” 卢友军表示，从目前的研究来看，气体云团“侵扰”黑洞的猜想可能更接近真实答案。

挑战旧理论，探索新理念

“理论上，类星体的形成至少需要数千年的时间，但这次观测表明它的形成可能非常快，所以之前的理论可能是错误的。” 文章第一作者、马里兰大学天文学系研究员弗雷德里克说。

星系“变脸” 人类也许见证了类星体的诞生

“这一发现对最初的类星体相关理论提出了挑战。” 卢友军说，我们过去观测到的大网量类星体稳定地发出光芒，就像年轻时充满活力的人一样。只有少数类星体正在褪色，仿佛进入了老年。这个比例让我们认为类星体的寿命极其长。而这一发现可能是利用传统类星体长寿命知识的一个支点——类星体的寿命可能并不像我们最初想象的那么长。

在卢宇军看来，如果类星体的真实生命周期相对缩短，那么未来可能会观测到越来越多的类星体诞生过程。至于为什么以前很难观察到，很可能是因为人们的想法由于技术的支持而发生了变化。

“过去，人们希望看得更远、更广，以构建‘星际地图’。如今，人们的观测手段越来越先进，在看得更远、更广的基础上，人们想要弄清楚某个特定的东西。”天体是什么，它们有什么特点，又是如何变化的。因此，如果经常观测同一天区，发现天体‘变脸’的概率自然就会增加。” 陆佑军说道。

“这六个转变是如此突然和戏剧性，它告诉我们这些星系中正在发生完全不同的事情。我们想知道如此大量的气体和尘埃如何突然开始落入黑洞。” 弗雷德里克解释道。

“这一发现对黑洞吸积的传统理论模型提出了巨大的挑战。” 金赤川说道。黑洞辐射的变化时间与黑洞的质量呈正相关。一个十个太阳质量大小的黑洞可以在一天内通过吸积物质而经历亮度的突然变化，这是可以理解的。然而，一个数千万甚至数亿太阳质量的超大质量黑洞的亮度如果突然变得活跃，按照以往的知识，至少需要数万年的时间。耗时。

但事实就在我们面前。这次“变脸”所拖出的谜团，有待更多研究揭晓。

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