科学家发现新型天体青豆星系 迄今黑洞最大

  天文学家利用位在智利的超大望远镜(Very Large Telescope,VLT)、双子南座望远镜(Gemini South telescope),以及位在夏威夷的加法夏望远镜(Canada-France-Hawaii Telescope,CFHT)进行观测,发现了一种新型态的星系。这种称为青豆星系(green bean galaxies)的新型态星系,外观相当特殊,环绕中心超大质量黑洞的周围物质所发出的强烈辐射照耀整个星系;已知的这类星系数量屈指可数,相当罕见。

  许多星系都在其中心安置着一个超大质量黑洞,黑洞周围的气体物质环绕黑洞的过程中,能发出强烈辐射,使星系中心附近非常明亮部分。然而在青豆星系的案例中,却是整个星系都在发光!这是迄今已知黑洞驱动发光的案例中,发光面积最大、最亮的。天文学家认为可能是这些星系中心的超大质量黑洞先前非常活跃,不过现在恰好关机了。

  来自双子天文台的天文学家Mischa Schirmer在许多遥远宇宙的影像中搜寻星系团,当他检视其中一幅来自CFHT的影像时,偶然发现其中有个怪异天体,看起来是星系,但却是绿色的。这和以前看过的其他星系都不同,因此感到相当意外。他迅及申请欧南天文台(ESO)VLT观测时段,企图寻找到底是什么原因造成这股绿色光辉。ESO在他提出申请后数天,很快地就拨给他一个特别观测时段;VLT观测完后10分钟,人在德国的Schirmer就已经收到观测影像,他也很快地就确认他发现了一种新型的天体。

  这个新型星系位在宝瓶座方向,按其所在位置的座标将之编号为J224024.1−092748,或缩写为J2240,距离地球约37亿光年左右。

  在Schirmer宣布其发现之后,他的同僚便彻底搜索近10亿个其他星系,最后找出另外16个性质类似的星系,并利用双子南座望远镜进行确认。这种星系相当罕见,平均约边长13亿光年的立方空间,才出现1个青豆星系。这些天文学家们之所以称它们为青豆星系,不仅是因为它们绿色的外表,而且因为它们有点像所谓的豌豆星系(green pea galaxies),但比豌豆星系还大。豌豆星系是一种体积小、但非常明亮且正经历疯狂恒星诞生过程的星系,2007年首度透过Galaxy Zoo计划发现,豌豆星系的质量约仅有银河系的1/200而已。

  超大质量黑洞周围的物质会发出强烈辐射,并让周围的气体游离,因此可发出强烈的光芒。典型活跃星系核心的发光区域通常都很小,最多为星系直径的10%而已。然而,像J2240这类青豆星系,发光区域则遍及整个星系;而其中又以J2240的发光区域最大、最亮。氧离子能发出明亮的的绿光,或许就是这些青豆星系怪异颜色的来源。

  Schirmer表示:这些发光区域就像是贴在星系上的温度计一样。因为通常这类发光区域既不大,也不亮,只能在邻近的星系中看到;然而,青豆星系的发光区域却这么大又这么亮,因此即使它们距离遥远,但天文学家们或许仍可以透过这些发光区域,详细地了解这种星系的物理特性。

  不过,Schirmer等人进一步分析时,却发现了另一个令人疑惑之处。J2240星系中心超大质量黑洞的活跃程度,似乎比它发光区域大小和亮度应该有的程度还小许多。Schirmer等人推测:或许J2240的发光区域是过去黑洞比较活跃时的残余回光(light echo),当残余的辐射通过星系而逸入太空后,便会逐渐变暗。

  如果Schirmer等人的推测正确,那代表青豆星系就是正处于超大质量黑洞从非常活跃到归于宁静的短暂过渡阶段的星系。在宇宙早期,星系比较活跃,星系中心的黑洞吞噬周遭恆星与气体而愈长愈大,也愈来愈亮,发出的的光至少是整个星系全部恆星总亮光的100倍以上。J2240星系里的回光让天文学家得以探究这些活跃天体归于宁静的过程如何、为何以及何时会发生,还有为何在年轻一点的星系中,鲜少见到青豆星系。Schirmer等人因而计划要做的下一步,就是用X射线和光谱来进一步观测。毕竟,人的一生中,可不是时时刻刻、随随便便就可以发现一种新的事物呢!