上海天文台在耀變體光變研究上取得新進展

活動星系核示意圖
普遍認為,耀變體在所有電磁波段都有光變,光變時標從幾分鐘到幾年不等。而近日,上海天文台一名訪問學者阿洛克.古普塔(Alok C. Gupta)博士的研究工作卻表明,耀變體並不一定在所有電磁波段上都具有多種時標的光變。

超大質量黑洞(質量介於幾百萬倍和幾百億倍太陽質量之間)普遍存在於大質量星系中心。其中一部分超大質量黑洞正吞噬著大量的氣體,在其周圍形成吸積盤。物質在向黑洞旋進式下落過程中,將引力能高效地轉化內能,產生輻​​射。這便是活動星系核背後的基本物理。

有一小類活動星系核,稱為耀變體。它們在全電磁波段具有強烈的大幅度光變,即輻射流量發生變化,被認為是瞬變天體。在各波段,耀變體發出的輻射以噴流的非熱輻射為主,能譜分佈由兩個峰構成:從射電到紫外或X射線波段的低頻峰,普遍認為其來自於噴流中相對論電子的同步輻射;從X射線到伽馬射線波段的高頻峰,很可能來自於逆康普頓過程。

根據能譜分佈峰值頻率,耀變體可分成兩類:低峰頻耀變體(Low energy peaked blazars)和高峰頻耀變體(High energy peaked blazars)。前者的同步輻射峰值頻率在射電和光學波段之間,而後者在紫外到X射線波段之間。

光變研究,是理解耀變體本質和物理過程最有效的手段之一。若在幾分鐘到一天之間,流量發生百分之幾到百分之幾十的變化,這一類光變被稱為微光變(Intraday variability)。而時標在幾星期到幾個月的光變為短時標光變,若時標長至幾個月到幾年,就稱為長時標光變。

古普塔博士指出能譜分佈中,高峰頻耀變體的同步輻射峰在紫外和X射線波段間,而低峰頻耀變體在紅外到光學波段之間。能譜分佈峰值頻率似乎對這些耀變體在X射線和光學波段的光變性質有顯著影響。由於在低峰頻耀變體中,X射線波段來自於逆康普頓輻射,其對應的電子能量比產生同步輻射峰(光學/紅外)的電子能量低,這可能導致X射線波段光變較慢,從而相對於光學波段,X射線波段微光變比例很小。

【圖、文:節錄自中國科學院上海天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

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