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[ASWEB]隨風而逝

2012/10/05 | | 標籤:

類星體中發生「氣體雲消失」的懸案,來自全球的天文學家大集合,解答了這道謎題,結果是,氣體雲它「隨風而逝」了。

由賓州大學Nurten Filiz Ak率領的一支天文學家團隊近日在最新發表的論文中描述著近幾年巨大氣體雲從類星體中似乎會消失不見的這種情形,研究中一共有19個這樣的類星體,它們距離地球都是相當地遙遠。

過去已經知道的是,許多類星體結構上有著快速運動的氣體被類星體風抓住這樣的情形,現在我們知道這些結構可以有規律地從我們的視線中消失不見,但在這現象的背後,原因到底是什麼呢?

類星體的能量是由落入星系中央大質量黑洞的氣體所供應的。氣體落入黑洞時會加熱並發光。黑洞重力極強並拉入氣體數量極龐大,因而使得熱氣體發出來的光,甚至比環繞在它四圍的整個星系都還更加明亮。

在如此狹小空間裡同時有這麼多事在進行,意味著並非所有氣體都能進得去黑洞,有不少氣體倒是跟隨著從類星體中心噴吹出來的強風一起逃逸了。

賓州大學教授Neil Brandt表示,這些風的速度高達每秒數千公里,遠比地球上的風快得多。並且這些風很重要,因為我們知道它在調節類星體中央黑洞的功能上,扮演著重要角色,對該星系裡的恆星形成也有很重要的影響。

在許多類星體的光譜中都顯示出有這種「類星體風」存在的證據;而所謂光譜,其功能則是為了測量各波段所發出來的光量多少有何不同。在該類星體中央稍微外側區域有熱氣體雲自中央黑洞向外源源流出,當光從類星體較內側的深處經過了這些熱氣體而朝地球方向前進時,有些特定波長的光會被吸收,這特定波長是和氣體雲的元素成分有關。

當類星體將氣體雲加速到高速後,都卜勒效應又會將這個吸收效應擴散到範圍相當廣的波長中,這使得光譜上能看得到一座明顯的波谷出現。這個「寬吸收線」(broad absorption line,在本篇文章的前面將之簡稱為BAL)的寬度,就可以用來測量類星體風的速度是多少。顯示出具有這種寬吸收線特徵的類星體,就是大家稱呼它為”BAL quasar”的「寬吸收線類星體」。

不過,各個類星體的中心區可說全都是一些混亂失序的地方。有了秒速達幾千公里的類星體風,還有以接近著光速在環繞著中央黑洞旋轉的吸積盤,當然,這種環境很容易是瞬息萬變。

先前有些研究已發現了幾個零星的類星體案例,其中,寬吸收線似乎總會在不同的觀測中時隱時現地神出鬼沒。但是這些類星體都是在一次一個的狀況下被發現的,並且大多發現都純屬偶然—沒有人曾針對它們做過什麼系統性的調查。而且,進行這樣的調查需要測量上百個類星體,整個研究可能得花上好幾年的光陰才得以完成。

在這個情況下,SDSS史隆數位巡天計畫出現了。它從1998年就開始定期地測量類星體的光譜。過去3年中,自從SDSS-III(第三期計畫)也成為BOSS計畫的一部份之後,有研究團隊提議使用BOSS來特別查找在BAL類星體當中重複出現的譜線。

辛苦的堅持總算沒有白費—研究團隊一共採集了582個BAL類星體樣本母體,每個類星體在為期1至9年不等的時間當中都獲得了反覆的觀測—這個樣本比先前這一類類似的嘗試更大了有20倍。然後他們開始動手查找出現變化的部份,很快地就傳來了好消息:其中總共有19個類星體的寬吸收線是消失不見了。

到底發生了什麼事?這可以有好幾個可能解釋,但最簡單的說法就是,類星體裡的氣體雲,隨風兒飄逝去了—是類星體因盤面在旋轉而帶起來的風,將位於我們和類星體之間的視直線範圍裡的那些氣體帶走了。(Lauren譯)

圖片說明:藝術家筆下畫出本研究所發現的19個類星體的其中一個。中心的那個黑點代表位在該類星體中心的超大質量黑洞。周圍的紅色和黃色螺旋顯示著落入黑洞吸積盤中的熱氣體。淺藍色所表示的是,部份這些氣體隨著類星體風被噴出。圖中所顯示的吸積盤,大小與我們太陽系的大小差不多。右上角插圖顯示了同一個類星體的兩個不同的SDSS光譜( SDSS J093620.52 004649.2)。上面的光譜(藍色)是在2002年取得,下半部光譜(紅色),是2011年取得。在2002年的光譜中看得到所謂的「寬吸收線」,像一座寬且深的山谷,但在2011年的光譜中,這個波谷特徵已經消失了。Credit: NASA/CXC/M. Weiss, Nahks Tr’Ehnl, Nurten Filiz Ak

資料來源:Gone, with the Wind. SDSS3 [October 1, 2012]

轉載自 網路天文館

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