天文學家正藉由哈伯觀測結果重新思考類星體噴流的基本觸發因素
哈伯太空望遠鏡在2020年突破性發現幾顆類星體中存在新生噴流的基礎上,又發現其中一個類星體宿主星系具有意想不到的螺旋形狀。 這項發現對長期以來認為類星體噴流是由星系合併引發的觀點提出了挑戰。 由於螺旋結構看起來完好無損,沒有受到大合併的干擾,這就提出了新的問題:是什麼原因導致了噴流的形成?

類星體J0742+2704(中)在2020年被天文學家利用卡爾-詹斯基甚大陣列(VLA)射電天文台(Karl G. Jansky Very Large Array)發現從其超大質量黑洞周圍的圓盤中噴射出一股新生的噴流之後,就成為了天文學家關注的對象。 隨後,其他天文台對其進行了跟進,以確定該星系的性質以及可能引發噴流的原因。 資料來源:NASA、ESA、Kristina Nyland(美國海軍研究實驗室);影像處理: Joseph DePasquale(STScI)
長期以來,夜空一直是導航的必備條件,從古代的遠洋航行到今天的全球定位系統技術,夜空一直在指引著探險家。 除了利用恆星,美國海軍也依賴類星體–核心為超大質量黑洞的遙遠星系。 這些黑洞周圍環繞著熾熱的盤狀漩渦氣體,可以向太空噴射出強大的物質噴流。
美國海軍學院的一名海軍軍官奧利維亞-阿亨巴赫(Olivia Achenbach)利用美國國家航空航天局(NASA)的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)發現了幾顆類星體中新生噴流的重大發現。
“最大的驚喜是在哈伯太空望遠鏡的圖像中看到了明顯的螺旋形狀。 起初我還擔心自己出錯了,”阿亨巴赫說,他是在為期四周的實習過程中發現這一發現的。
阿亨巴赫的研究顧問、海軍研究實驗室的天文學家克里斯蒂娜-尼蘭德(Kristina Nyland)說:”我們通常把類星體看作是老星系,它們在經歷了混亂的合併之後,連同它們的中心黑洞都變得非常巨大,最後呈現出橢圓形。
尼蘭德說:『發現一個擁有旋臂的類星體星系和一個黑洞,它的質量是太陽質量的4億多倍–這是相當大的–再加上20年前還無法探測到的年輕噴流,這是非常罕見和令人興奮的。

哈伯捕捉了星系之間相互作用的有趣跡象,即使不是完全合併,也包括類星體J0742+2704。 有證據表明,在附近星系的引力作用下,產生了扭曲的潮汐尾跡,或者說是氣體流。 環狀星系的出現也顯示星系之間存在相互作用: 環狀星系的獨特形狀被認為是在一個星系穿過另一個星系時形成的,它將星系中的物質重新分配到一個由恆星和氣體環繞的中央核心。 圖片來源:NASA、ESA、Kristina Nyland(美國海軍研究實驗室);影像處理: Joseph-德帕斯卡爾(STScI)
由於類星體噴流會抑制恆星的形成,因此在星系演化過程中,類星體噴流可能具有重要意義。 有些天文學家懷疑類星體噴流是由星系大合併引發的,因為兩個或更多星系的物質會擠在一起,受熱的氣體會被輸送到合併的黑洞。 然而,像J0742+2704這樣的螺旋星系類星體表明,噴流的形成可能還有其他途徑。
雖然J0742+2704 一直保持著螺旋形狀,但哈伯影像顯示出了它與其他星系潛在相互作用的有趣跡象。 它的一條臂出現了扭曲,可能是潮汐尾跡。
” 顯然,這裡發生了一些有趣的事情。雖然這個類星體沒有經歷過重大的破壞性合併,但它可能正在與另一個星系發生相互作用,而後者正在以引力牽引它的旋臂,”尼蘭德說。
另一個出現在哈伯影像附近的星系(儘管它的位置還需要光譜學的確認)具有環狀結構。 這種罕見的形狀可能發生在星系相互作用之後,在這種相互作用中,一個較小的星系穿過一個螺旋星系的中心。 「類星體宿主星系附近的環狀星係可能是這個星系中正在發生的事情的一個有趣線索。我們可能正在目睹引發這個年輕類星體噴流的相互作用的後遺症,」尼蘭德說。
阿亨巴赫和尼蘭德都強調說,這一引人入勝的發現實際上是一個新的起點,美國宇航局錢德拉X射線天文台和智利阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)將利用數據對J0742+2704進行更多波長的分析,這也說明我們應該隨時關注天空。
阿亨巴赫說:「如果我們在20年前,甚至是10年前觀察這個星系,我們會看到一個相當普通的類星體,而永遠不會知道它最終會成為新生噴流的家。這說明,如果你繼續尋找,你就能發現一些你意想不到的非凡發現,它能把你帶入一個全新的發現方向。
這些結果是在華盛頓特區舉行的美國天文學會第245次會議上發表的。
哈伯太空望遠鏡已經探索宇宙三十多年了,它的突破性發現極大地推動了我們對太空的了解。 作為美國國家航空暨太空總署(NASA)和歐洲太空總署(ESA)的合作項目,哈伯望遠鏡由位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心管理,丹佛的洛克希德-馬丁航太公司提供任務支援。 科學運作由巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所負責,該研究所由天文學研究大學協會營運。 哈伯的貢獻將繼續塑造我們對宇宙的認識,提供令人驚嘆的圖像和寶貴的數據,推動全世界的科學發現。
編譯自/ ScitechDaily