活跃星系核的罗塞塔石被破译

一个至少有一个活跃的超大质量黑洞的星系——叫做OJ 287——在过去已经引起了很多的争议和问题。这个物体发出的辐射范围很广——从无线电到TeV体制下的最高能量。可变光发射的潜在周期性使得这个星系成为了在其中心存在一个超大质量双星黑洞的候选星系。这个物体因此被贴上了活跃的星系核罗塞塔石的标签,希望这个物体能成为一个典型的物体,一旦被破译,就能解释活跃的黑洞的基本性质。现在由马克斯·普朗克研究人员领导的一个国际天文学家小组发现,OJ 287的活跃星系核在大约22年的时间跨度内产生了一个平稳的推进射流。

活动星系OJ 287的中心区域的概念图,进动可能是由一个二进制黑洞(Inset a)引起的,也可能是由一个错位的吸积盘(Inset B)引起的。图片:Axel M. Quetz/MPIA Heidelberg

观测到的射流的进动也可以解释星系辐射的变化。这一发现同时解决了许多谜题,并为理解活跃的星系核中的变异性提供了关键。研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。花了很长时间才破译出埃及的象形文字——金字塔的铭文。在1799年发现的罗塞塔石碑的帮助下,它终于成功了。这块石碑上刻着同一文本的三个版本——一个是古埃及人使用的象形文字,一个是通俗文字,最后一个是古希腊语。意识到这是同一文本,神秘的象形文字可以通过古希腊语言来破译和翻译。这一发现为了解古埃及文化打开了一扇全新的窗户。

一个研究小组已经破译了一个被命名为“罗塞塔之星”(Rosetta Stone of blazars)的星系的喷射。布拉斯星系是活跃的星系,在那里有一个巨大的中心黑洞正在被注入。著名的OJ 287星系距离约35亿光年,其中至少有一个超大质量黑洞,其质量可达数百万至数十亿倍的太阳质量。超大质量黑洞是活跃的,并产生喷射流——一种等离子体流,它起源于星系的中心核区域,在中心黑洞附近。这射流在无线电波段是可以观测到的。银河系也是光学天文学家所熟知的目标。这个星系在光学系统中的亮度波动是传奇的,自19世纪末以来就被观测到,提供了天文学中最长的光曲线之一。

然而,尽管数十年来对许多射流源进行了无线电观测,并进行了许多复杂的研究,但射流仍然神秘莫测。传统上,在射电波长上观测到的射流亮度变化的来源是由中心黑洞系统的射流进给机制造成的。另一方面,观测到的喷气式飞机的运动特征——被称为旋钮——被认为是由飞机上的激波引起的。研究人员寻找了这两种现象之间的联系,但到目前为止还不能一直这样做。由波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所(MPIfR)的西尔克·布里岑(Silke Britzen)领导的研究小组利用一种巧妙的观测技术,对靠近中心黑洞的发射地点的OJ 287的喷射进行了细致的观测。

无线电干涉测量技术涉及到全球范围内的射电望远镜,以建造一个直径为地球直径的虚拟巨型望远镜,它可以放大到星系中心,并以前所未有的分辨率观测靠近中心黑洞的喷射物。通过考虑一个长时间跨度的大数据集,研究小组现在发现了强烈的迹象,表明这两种现象都有相同的起源:这两种观测结果都可以用飞机的运动来解释。喷气机本身在加速。同样来自MPIfR的Michal Zajacek对旋进模型进行了建模:“当射流的视角发生变化时,由于射流的旋进引起的亮度变化导致了多普勒升压的变化。”令人惊讶的是,我们不仅发现了喷射过程,而且似乎还遵循了一个更小的类似坚果的运动。联合会前-章动运动导致了无线电的变异性,也可以解释一些轻耀斑。

正是同样的物理过程解释了在天空中徘徊的喷流和星系的亮度变化——喷流的运动变化。”都是几何和确定性的。到目前为止,还没有涉及到魔法。这提供了一个了解喷流及其在黑洞附近的潜在起源的独特机会。这架喷射机真的是我们的罗塞塔石,它能让我们从根本上了解喷流和它们活跃的黑洞。Britzen和她的团队相信,前置场景也可以解释这一光源130年的光学外燃现象,但与以往一样,最终确认还需要更多的数据和更多的工作。关于射流进动的起源问题仍然是一个迫切的问题。

旋进是一个物理过程,众所周知,从旋转的顶部或地球本身。由于太阳和月亮的潮汐影响,我们的行星的旋转轴不是稳定的,而是在太空中运行,周期为26000年。在OJ 287的喷气进动中,该小组指出了两种可能的情况。“我们有一个系统的两个超大质量黑洞disk-ejecting飞机被迫摆动的潮汐影响二级黑洞或一个黑洞,泰德与失调的吸积盘。交互”总结基督教Fendt的马克斯·普朗克天文研究所(MPIA)海德堡。不管怎样,活跃的星系OJ 287的喷射流是迄今为止最容易理解的喷射流之一,而且肯定也将被用来破译其他的银河系外喷射流。它甚至可能有助于进一步解开超大质量黑洞的神秘活动。

博科园-科学科普|参考期刊文献:皇家天文学会月报| 来自:马克斯普朗克协会