究竟是誰要致它于死地?
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J0218?0036的可見光圖像對比。左圖由斯隆數(shù)字化巡天提供,右圖由昴星團望遠(yuǎn)鏡拍攝。右圖拍攝于2018年,左圖拍攝于2002年,可以發(fā)現(xiàn)它的亮度明顯下降了。SDSS / HSC-SSP / NAOJ
人類若想要在有生之年看到一個星系發(fā)生變化是很難的,因為這種事發(fā)生在比生命漫長得多的時間尺度上。比如星系的亮度變化,需要有跨越幾百萬至幾十億年的對比,我們才可以感覺得到。
這就是為什么當(dāng)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個距離我們100億光年的星系在20年內(nèi)亮度跌到了僅有原來的1/20時,感到十分震驚的原因。
這個遙遠(yuǎn)的星系沒有名字,只有一個編號:J02180-0036。來自日本、德國、西班牙的天文學(xué)家,在將斯隆數(shù)字化巡天項目拍攝的照片和昴星團望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片進行比較時發(fā)現(xiàn)了這一異常現(xiàn)象。
研究人員發(fā)現(xiàn),這個星系的核心亮度在2000年代初到2023年期間一直在下降。對于這樣一個活躍星系核來說,這種程度的亮度衰減是極不尋常的。在正常情況下,它們的亮度衰減僅出現(xiàn)在極其漫長的時間尺度上。J0218-0036的快速變暗讓天文學(xué)們疑竇叢生。
此類星系核心被稱為活躍星系核(AGN)。它們非常明亮,因為天文學(xué)家認(rèn)為,它們的核心有一個超大質(zhì)量黑洞。這些黑洞的質(zhì)量非常大,相當(dāng)于數(shù)十萬至數(shù)十億個太陽。
此類黑洞的引大引力場會將周圍的一切,包括氣體和塵埃吞噬掉,而吞噬的過程也是十分漫長的。在此過程中,黑洞周圍的物質(zhì)會圍繞著黑洞形成一個緩慢旋轉(zhuǎn)的圓盤,并因摩擦作用而急劇升溫,釋放出驚人的能量。
這會導(dǎo)致活躍星系核產(chǎn)生幾乎是全頻段的光輻射。只要黑洞能夠獲得穩(wěn)定的物質(zhì)補給,活躍星系核的輻射強度也基本上是穩(wěn)定的。只有當(dāng)物質(zhì)供給顯著減少,輻射才會減弱,從而導(dǎo)致星系核心的亮度發(fā)生可感的衰減。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的Markarian 509星系,及其明亮的活躍星系核。NASA / ESA / J. Kriss (STScI) / J. de Plaa (SRON)
研究人員對J0218-0036星系核心亮度能夠在短時內(nèi)發(fā)生變化感到吃驚。因為這種變化以前通常被認(rèn)為至少需要幾萬年才能發(fā)生。研究人員推測,這種變化可能是因為星系核心的黑洞吸積率,也就其吞噬物質(zhì)的速度發(fā)生了巨大變化。而這種變化最有可能的原因,是這個黑洞周圍的物質(zhì)已瀕臨耗盡。
研究人員比較了該星系核心的紅外和可見光觀測數(shù)據(jù),并將觀測所見與理論模型進行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑洞的吸積率竟然在7年間急速下跌到了先前水平的1/50。
除了食物耗盡這個最有可能的可能,星系核心被某種物質(zhì)——比如宇宙塵埃云遮擋也是另一種可能。但是天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),星系核發(fā)出的全頻段光線都在衰減,而塵埃云不可能遮擋全頻段的光線。這意味著這個星系核心的變化,源自其內(nèi)部及近旁的物質(zhì)盤本身。
但是謎團并未全然解開。黑洞吞噬周邊物質(zhì)能夠影響其宿主星系,導(dǎo)致恒星的形成被抑制。如果確實是星系核心在變暗,那么究竟是誰切斷了這個黑洞的食物來源?
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活躍星系核亮度變化周期概念圖。隨著時間的推移,物質(zhì)流入的減少會導(dǎo)致星系核心逐漸變暗。Chiba Institute of Technology
參考
Distant Galaxy Fades 20-Fold in Just Two Decades - Rapid Decline in Gas Supply to Its SuperMassive Black Hole
https://subarutelescope.org/en/results/2026/03/24/3688.html
A Possible Shutting-down Event of Mass Accretion in an Active Galactic Nucleus at z ~ 1.8
https://doi.org/10.1093/pasj/psaf115
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