活躍星系核:天文學家發現一個外觀不斷變化的耀變體

在近日發表於《天體物理學》雜誌上的一篇文章中,俄克拉荷馬大學藝術與科學學院 Homer L. Dodge 物理與天文學系的一名博士生、研究生和本科生研究助理、以及一名副教授,剛剛詳細介紹了他們新發現的一個“外觀不斷變化”的耀變體,可知其源於強大星系核中的一個超大質量黑洞。

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由一個活躍星系核驅動的耀變體想象圖(圖自:M. Weiss / CfA)

研究主要作者包括了博士生 Hora D. Mishra、教職員工 Xinyu Dai,來自俄亥俄州立大學的 Christopher Kochanek 和 Kris Stanek,以及夏威夷大學的 Ben Shappee 。

可知來自 12 個不同機構的研究人員,參與了一個為期兩年的合作項目,具體工作涉及收集不同電磁波段的光譜或成像數據。

俄亥俄州立大學團隊率先分析了合作收集的所有數據,並對分析結果的解釋做出了貢獻,相關工作得到了該校研究生 Saloni Bhatiani、本科生 Cora DeFrancesco、以及 John Cox 的協助。

Mishra 解釋稱,耀變體(Blazar)通常以平行光線、粒子或噴流的形式出現,並輻射出電磁頻譜的所有波長。

這些噴流會跨越數百萬光年的距離,且會通過輻射影響它們所在的星系 / 星系團的演化。相關特徵使得耀變體成為了研究噴流物理學、及其在星系演化中作用的理想環境。

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耀變體 B2 1420+32(來自:University of Oklahoma)

上圖左為 2004 年 3 月的斯隆數字巡天資料圖,右側為研究作者在 2020 年 1 月使用 ASAS-SN 拍攝的耀變體 B2 1420+32 的活躍觀測圖像,可知其亮度增加了百倍。

據悉,耀變體屬於一種獨特的 AGN,噴流具有無線電反饋模式,且其尺度能夠穿透星系這樣的大環境。至於這些噴流的起源、以及驅動輻射的過程,目前尚不清楚。

但通過對耀變體的深入研究,我們可以更好地了解這些噴流、以及它們是如何與 AGN 的其它部分(比如吸積盤)相連的。比如這些噴流能夠加熱並置換環境中的氣體,進而影響星系中的恆星形成。

2017 年底的時候,這個耀變體呈現了巨大的光斑,並被超新星望遠鏡網絡的全天自動巡天設備給捕捉到了這一幕。

Mishra 表示,通過觀察其光譜與光曲線在未來兩年內的演變,並檢索該物體的可用檔案數據,他們得以對 B2 1420+32 耀變體展開深入的分析。

活躍星系核:天文學家發現一個外觀不斷變化的耀變體

(傳送門:The Astrophysical Journal)

相關活動數據已經跨越了十多年,並且產出了一些激動人心結論。研究人員首次見到了一個耀變體的光譜、和兩個耀變體亞類之間的多重轉換髮生了巨大的變化,因而將之其名為“變化外觀的耀變體”。

研究結論稱,這種行為是由劇烈的連續通量變化引起的,證實了長期提出的可將耀變體分為兩大類的理論。

此外,研究人員在不同時間尺度和光譜特徵的可見光 / 伽馬射線波段中見到了幾個非常大的多波段耀斑。

如此極端的可變性與光譜特徵,需要對此類耀變體展開更具針對性的搜索。進而使得我們能夠利用觀察到的劇烈光譜變化,來揭示 AGN / 噴流物理學。

包括超大質量黑洞周圍的塵埃粒子,是如何被來自星系核的巨大輻射給摧毀的;

來自相對射流的能量,是如何轉移到塵埃雲中的;

以及開闢了一條新的渠道,將超大質量黑洞的演化、與其宿主星系聯繫起來。

最後,Mishra 表示:這種耀變體在兩個子類之間發生了巨大的變化,且不是一次、而是三次。

此外研究人員見到了前所未有的新光譜特徵、以及光學可變性。這些結果為對高度可變的耀變體、及其在理解 AGN 物理學中的重要性之類的研究,而敞開了新的大門。

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