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我臺科研人員首次發現一顆在伽馬射線波段呈現月級周期性光變的耀變體
2018-11-03 | 編輯: | 【】【打印】【關閉

  如果一個遙遠的活躍黑洞幾乎朝向我們噴出物質,我們會看到什么?看到的現象又意味著黑洞那里發生了什么? 

  近日,中國科學院上海天文臺由王仲翔研究員領導的研究團組,發現了一個編號為PKS 2247-131的耀變體發出的伽馬射線輻射,就在規律性地變亮變暗,每一個多月變化一次。此次發現是迄今為止費米衛星觀測到的唯一一次周期為月級的準周期振蕩事例。目前該工作已被Nature Communications雜志接收發表。 

  耀變體是什么? 

  有一類超大質量黑洞正處于活躍狀態,吞噬著周圍的物質,形成一個腰帶(吸積盤),發出明亮的光,這類超大質量黑洞被稱作活動星系核。研究表明,它們當中有10%會在近乎垂直于腰帶的方向噴出物質和能量,噴出的速度接近光速。當噴流方向是朝向我們時,由于相對論效應,噴流出的光通常比整個星系還要強,這類活動星系核被稱為耀變體。  

  準周期振蕩是什么? 

  從各個頻率波段去觀測活動星系核,我們會發現它們通常都呈現亮度變化(光變),而耀變體的亮度變化格外劇烈。經過長期研究,天文學家發現有一類天體具有比較罕見的亮度變化現象,即它們的亮度呈現出周期性的變化規律,故被稱作準周期振蕩。通常認為,這類現象揭示了近鄰黑洞被吞噬物質的運動,周期從幾小時到幾十天;或者星系中心實際存在著兩個超大質量黑洞,兩個黑洞的相互繞轉導致了準周期性光變,周期約從幾年到幾十年。   

  首次發現一個耀變體伽馬射線輻射具有月級準周期振蕩 

  近日,中國科學院上海天文臺由王仲翔研究員領導的研究團組,發現了一個編號為PKS 2247-131的耀變體呈現了周期為34.5天的準周期振蕩。這顆耀變體離我們約36億光年。“基于國際費米伽馬射線望遠鏡拍攝的數據,我們發現201610月拍攝到的它處于劇烈耀發狀態,也就是說它變得最亮,之后就開始比較有規律地周期性變暗和變亮。”該工作第一作者、上海天文臺的周佳能博士介紹,他們分析發現它的周期是34.5天。 

  王仲翔研究員說,這類周期為月級的準周期振蕩現象非常罕見,我們分析了費米望遠鏡拍攝的1800個耀變體,也僅找到唯一一次,它是迄今為止費米觀測到的唯一的一次周期為月級的事例。 

  是什么造成了這次準周期振蕩呢? 

  “通過更具體的分析,我們發現,在準周期振蕩期間,能譜指數并未明顯差別,這表明物理過程并未發生明顯變化;那么亮度的周期性變化就很可能源于幾何效應。具體來說,由于此耀變體的噴流有螺旋結構,在運動中其輻射方向和我們的視線方向的夾角有周期性變化,從而使得我們觀測到周期性的顯著光變。”該工作的主要參與者、上海天文臺的陳亮副研究員解釋。 

  王仲翔研究員指出,此前在射電波段和光學波段都發現過噴流螺旋結構的觀測證據,但從未在伽馬射線波段發現過,我們首次看到了。 

本工作的合作者還包括紫金山天文臺的張鵬飛和云南天文臺的張居甲,以及美國和智利的天文學家。

  1:耀變體PKS 2247-131的伽瑪射線光變曲線。在201610月爆發峰值之后的約210天內,此耀變體表現出周期性的光變(由綠色曲線和紅色箭頭標出),周期為34.5天。下方圖框中給出的是上方每個點的能譜指數,在周期光變期間指數無顯著變化,支持此光變的幾何起源。 

  2 噴流螺旋結構產生周期性光變的示意圖。在噴流物質從黑洞向外運動過程中,朝向我們視線時由于相對論效應產生光變峰值(亮),而偏離我們視線時則產生光變低值(暗)。 

 

  科研文章鏈接: 

  科學聯系人: 

  周佳能,中國科學院上海天文臺,[email protected] 

  王仲翔,中國科學院上海天文臺,[email protected] 

  陳亮,中國科學院上海天文臺,[email protected]  

  新聞聯系人: 

  左文文,中國科學院上海天文臺,[email protected] 

 

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