究竟是誰(shuí)要致它于死地?
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J0218?0036的可見(jiàn)光圖像對(duì)比。左圖由斯隆數(shù)字化巡天提供,右圖由昴星團(tuán)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(lèi)若想要在有生之年看到一個(gè)星系發(fā)生變化是很難的,因?yàn)檫@種事發(fā)生在比生命漫長(zhǎng)得多的時(shí)間尺度上。比如星系的亮度變化,需要有跨越幾百萬(wàn)至幾十億年的對(duì)比,我們才可以感覺(jué)得到。
這就是為什么當(dāng)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(lái)的1/20時(shí),感到十分震驚的原因。
這個(gè)遙遠(yuǎn)的星系沒(méi)有名字,只有一個(gè)編號(hào):J02180-0036。來(lái)自日本、德國(guó)、西班牙的天文學(xué)家,在將斯隆數(shù)字化巡天項(xiàng)目拍攝的照片和昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片進(jìn)行比較時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一異常現(xiàn)象。
研究人員發(fā)現(xiàn),這個(gè)星系的核心亮度在2000年代初到2023年期間一直在下降。對(duì)于這樣一個(gè)活躍星系核來(lái)說(shuō),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(zhǎng)的時(shí)間尺度上。J0218-0036的快速變暗讓天文學(xué)們疑竇叢生。
此類(lèi)星系核心被稱(chēng)為活躍星系核(AGN)。它們非常明亮,因?yàn)樘煳膶W(xué)家認(rèn)為,它們的核心有一個(gè)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(wàn)至數(shù)十億個(gè)太陽(yáng)。
此類(lèi)黑洞的引大引力場(chǎng)會(huì)將周?chē)囊磺校怏w和塵埃吞噬掉,而吞噬的過(guò)程也是十分漫長(zhǎng)的。在此過(guò)程中,黑洞周?chē)奈镔|(zhì)會(huì)圍繞著黑洞形成一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán),并因摩擦作用而急劇升溫,釋放出驚人的能量。
這會(huì)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(bǔ)給,活躍星系核的輻射強(qiáng)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(huì)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(duì)J0218-0036星系核心亮度能夠在短時(shí)內(nèi)發(fā)生變化感到吃驚。因?yàn)檫@種變化以前通常被認(rèn)為至少需要幾萬(wàn)年才能發(fā)生。研究人員推測(cè),這種變化可能是因?yàn)樾窍岛诵牡暮诙次e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(gè)黑洞周?chē)奈镔|(zhì)已瀕臨耗盡。
研究人員比較了該星系核心的紅外和可見(jiàn)光觀測(cè)數(shù)據(jù),并將觀測(cè)所見(jiàn)與理論模型進(jìn)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(gè)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(gè)星系核心的變化,源自其內(nèi)部及近旁的物質(zhì)盤(pán)本身。
但是謎團(tuán)并未全然解開(kāi)。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(shí)是星系核心在變暗,那么究竟是誰(shuí)切斷了這個(gè)黑洞的食物來(lái)源?
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活躍星系核亮度變化周期概念圖。隨著時(shí)間的推移,物質(zhì)流入的減少會(huì)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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