比黑洞還恐怖的天體!一分鐘消耗一顆太陽,已將「槍口」對準地球

我們都知道,黑洞可以捕捉任何靠近它的物質,連一絲微光也不放過,是十分可怕的神秘天體。

但其實有一種天體,比黑洞還要恐怖!它就是耀變體,一種甚至擁有十億倍于太陽質量的「怪獸」。

它每分鐘都會耗費掉將近一顆太陽的能量,并將噴射流的「槍口」對準了地球。那麼耀變體的發現有何意義,它和黑洞以及類星體,又是什麼關系呢?

暴躁的「怪獸」

首先,我們來說說什麼是耀變體。根據百度百科詞條的注釋:耀變體,外文名:blazar,是活躍星系核中,具有高能量和變化特征的一類天體。

可能很多人第一次聽說耀變體,不理解這是一種怎樣的天體,也不明白活躍星系核心是什麼。那麼我們就從頭講起。

太陽是距離地球最近的恒星,也是我們仰望天空可見的最明亮的天體。根據現有的科學論證,她的形成是脫胎于奧爾特原始星云。

而星云里的物質,則來源于最原始的超新星爆發。當超新星爆發后,星云由于受引力作用影響,不斷塌縮突破臨界值,便會產生核聚變反應,「點燃」了太陽。

但是,如果在發生超新星爆發后,殘余的質量超過了太陽質量的3倍,那麼將無法對抗重力作用,而發生向內塌陷,形成黑洞。

這種恒星級質量的黑洞,雖然質量不太大,但卻極其致密、擁有驚人的引力,連一絲光都不會放過。

因此黑洞的視界內,毫無光亮。很長一段時間內,我們都無法看清它們的真面目。

與恒星級質量黑洞不同,還有一種大質量黑洞,它們的質量至少有太陽的百萬倍。足以將周圍的恒星和行星物質,吸引在自己周圍,成為一個星系的核心。

比如我們的銀心,也就是位于銀河系中心的黑洞——人馬座A星,它的質量就是太陽的400萬倍。但對于超大質量黑洞而言,銀心的質量還是太小,根本不值一提。

而且,從檢測數據來看,銀心的運轉十分平靜,其吞噬活動并不劇烈。

但那些非常活躍,巨量吞噬周圍物質的超大質量黑洞,卻因為吸引了許多恒星物質在身邊,形成了明亮的吸積盤,所以光度要遠遠高于普通的星系,并會迅速產生光變,有的還有垂直于吸積盤,從兩極發出光學或射電的噴流現象的兩道光波射線。

這類位于河外星系中心的超大質量黑洞,就被稱為活躍星系核。

而活躍星系核又包含很多種類,其中就有類星體和耀變體。類星體是離我們極遠、光度極高、紅移明顯,又不像恒星的活動星系核。

而耀變體則是,天體類型多呈現點狀閃耀爆發,并且相對論性噴流,正好指向我們地球的活動星系核。

目前,科學家根據噴流性質的不同,普遍將耀變體分為蝎虎座BL型天體(bl),和光學劇變類星體(quasa)兩種。

簡單理解,就是一個正對著地球噴流,一個沒有。兩個名稱各取一部分,就合成了具有閃耀意思的單詞blazar,意為耀變體。由此可見耀變體,就是一種瘋狂吞噬周圍物質的,暴躁的「怪獸」。

對準我們的「槍口」

耀變體的相對性噴射流,正無時無刻不在噴向地球。這個對準我們的「槍口」,對地球有影響嗎?

有學者認為,耀變體區別于類星體,也有人說耀變體就是特殊的類星體。

之所以產生這種分歧,皆是因為其相對性噴流,具有不同的性質。

但歸根結底,耀變體的實質是,位于星系中心的超大質量黑洞。

當它瘋狂吞噬星系中的物質時,就好像從周圍圓盤或球狀的電離氣體里,汲取了充足的「燃料」,然后鉚足了勁,以驚人的速度其噴射而出。

其中一些,被外沿兩束反方向的噴流,可以加速到接近光速。當其中一束噴流恰好指向地球,在我們看來,這個星系就表現得特別明亮。

1929年,加拿大天文學家,就在朗朗夜空中發現了這樣一個,光度不斷變化的天體!

鑒于當時的認知,人們將它暫時將其歸為了銀河系里的一顆變星。但隨著射電望遠鏡的不斷發展,人們發現它的光譜具有很高的紅位移。

這表明,這個天體的距離遠在宇宙學尺度之上,很可能不在銀河系之內,而且光度很高,遠遠高于普通的星系。

于是,科學家單獨給它起了個名字,叫「蝎虎座BL」。這便是耀變體的一種——「蝎虎座BL型天體」的最初原型。

另一種,是光學聚變類星體。關于兩者的區別,目前比較普遍的說法是,它們在輻射量豐度上存在差異。

前者和較弱的電波星系有關,后者則是和較強的電波星系相關。那麼這種巨量輻射是如何形成和噴流的呢?

2017年,科學家對現有被發現的幾個耀變體,進行了詳細的觀測。

其中,距離我們最遠的耀變體,有130億光年,幾乎就是在宇宙誕生伊始形成的。距離我們最近的,也有119億光年,可見它們非常古老。

不僅如此,它們的質量也多是太陽的10億倍!而且每秒鐘釋放的能量,就相當于太陽自身31年的能量消耗,換句話說就是,只要一分鐘就能燒盡一個太陽,而太陽燃盡自己,則至少需要數百億年才能完成!

而耀變體噴射的動力來源,則是「中央引擎」的超大質量黑洞。

在引力的作用下,黑洞吞噬物質。黑洞周圍的氣體朝黑洞下落,受角動量影響,形成了一個圍繞黑洞的吸積盤。

吸積盤具有耗散作用,當氣體被加熱到很高的溫度,同時不斷損失角動量時,物質能量會逐漸下落到黑洞中央,與此同時釋放出巨大的引力能。

通常是以電磁波的形式輻射出來,其中主要是以光子、電子、電子和其他粒子形式進行的非熱輻射。

由于激烈的噴射,和黑洞的強磁場和輻射風的共同作用,這些能量基本上被束縛,并在吸積盤兩端,沿法線方向以單一方向注入空間,便形成了相對論噴流。

其速度可以接近光速,非常激烈。就如同,對準我們的「槍口」一般。但是由于他們距離地球,實在太遠了,所以這些輻射要想到達地球,至少還要50億年,目前對人類并無傷害。

關乎宇宙和未來

近些年,科學家花大力氣研究耀變體。不是給耀變體「拍照」,就是給耀變體「遠程體檢」,對前沿科學究竟有何指導意義呢?

今年一月份,中科院上海天文台領銜的中外天文學家團隊,成功捕捉到耀J0906+6930來自宇宙遙遠的信號,并繪制出了高分辨率圖像。

而且在《自然》雜志發表了相關論文,對進一步研究耀變體這種宇宙中,最活躍的天體現象,做出了貢獻。

另外,天文學家們還通過觀測,能夠度量宇宙深度的紅移數值,來觀測5個新耀變體。從3.3增加到4.31的紅移值,意味著我們現在探測到的它們的光線,分別是在宇宙年齡19億歲和14億歲的時候開始發出。

這些十億多倍于太陽質量的黑洞物質,有可能是在朝黑洞最后一跳之前,持續落入和被捕獲到吸積盤中,并被加熱的。

這對科學家提出了新的問題:這些巨大的黑洞,是如何在一個如此年輕的宇宙中形成的?是什麼機制觸發了它們的迅速成長?對于這一問題的深入研究,或可解開宇宙演化之謎。

另外耀變體的深入研究,對科學家進一步確定哈勃常數的范圍,也有著相對直接的關聯。

哈勃常數的進一步確定,將對人類掌握宇宙的膨脹速度,起到至關重要的作用。甚至有可能在未來的某一天,直接影響宇宙未來的命運。


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