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天文学家斯蒂芬妮·拉马萨起初很困惑，后来终于顿悟了。她盯着电脑屏幕上的两幅图像，都是同一个天体，却又完全不同。

第一张图像由斯隆数字巡天(SDSS) 望远镜于2000 年拍摄，看起来像一个典型的类星体：一个极其明亮且遥远的物体，由星系中心的一颗饥饿恒星提供动力。超大质量黑洞；它是蓝色的，这意味着它发出的光具有宽峰。然而，在2010 年观测获得的第二张图像中，亮度仅为之前的十分之一，并且没有表现出相同的峰宽。

这个正在旋转、落入超大质量黑洞、绵延数万亿公里的炽热吸积盘怎么会突然停止呢？

类星体似乎消失了，只剩下一个星系。

拉玛萨当时想，那是不可能的。尽管类星体确实会燃烧并演化成纯粹的星系，但这个过程需要一万年或更长时间。而这个类星体似乎在不到十年的时间里就消失了。在宇宙尺度上，十年只是一眨眼的时间。

在太空望远镜研究所（STScI）工作的拉玛萨对此感到困惑。在2014 年发现类星体之前，她和许多其他人一样认为类星体相对稳定。

拉马萨说：“看到你一生中发生这些巨大的变化真是太酷了。”

天文学家的困惑变成了兴奋，他们开始寻找更多这些奇怪的现象。

尽管天文学家之前观察到不那么明亮的类星体，但他们想知道在拉马萨看到的剧烈变化是否很常见。

这不是一件容易的事，因为巡天望远镜往往不会回去观察以前观察过的物体。然而，天文学家搜索了档案数据，发现了50-100 个所谓的“变色类星体”。有些比拉玛萨发现的要暗得多，有些在一两个月内发生了变化，有些甚至在消失后重新出现。

伊利诺伊大学天文学家埃里克·摩根森说：“显然，我们以前没有发现这些物体，因为我们没有寻找过它们。”

然而，类星体是太空中超明亮的“灯塔”。它们是由质量相当于数百万个太阳的黑洞形成的，黑洞吸积了与太阳系大小相当的气体和尘埃环。如此巨大的天体怎么会这么快就熄灭了？呢绒？

起初，天文学家拒绝相信类星体可以做到这一点，认为这些物体根本不是类星体，而是超新星或伪装成类星体的闪烁恒星。或者我们的视线可能暂时被尘埃云遮蔽。

然而，这些想法在很大程度上与天文学家的观察结果不一致。

在过去的一年里，几个观测任务对这些天体系统进行了更仔细的观察，得出的详细结果表明吸积盘似乎在闪烁。 —— 吸积盘是围绕黑洞的热物质环，形成类星体，因此亮度是由它们造成的。与此同时，理论天体物理学家提出了各种猜想来解释这种现象是如何发生的。 “整个系统，如此庞大的系统，变化如此之快，这有点疯狂，”摩根森说。

黑洞分身在过去的四年里，天文学家一直试图用最简单的理论来理解变脸类星体。首先，这意味着找到不需要对吸积盘进行彻底改变的场景。

为了理解其中的原因，我们不妨考虑一下这些天体系统的大小。如果我们能在太阳系上方放置一个类星体，那么超大质量黑洞就会吞噬太阳；与此同时，黑洞的吸积盘将向外延伸，其半径是地球到太阳距离的数万倍。为了让这样的类星体熄灭，所有这些物质都必须向内旋转并落入黑洞。根据天文学家的计算甚至实际观测，这个过程应该需要几万到几十万年的时间。

哈佛-史密森天体物理中心(CfA) 的天体物理学家保罗·格林(Paul Green) 表示：“吸积过程不可能像我们观察到的那么快停止。”这没有意义。”

因此天文学家考虑了其他可能性。当拉玛萨在2014 年首次做出这一令人惊讶的发现时，她假设有一团巨大的尘埃云漂浮在类星体明亮的灯塔前，暂时阻挡了它的光线。但当她和她的同事尝试对这种情况进行建模时，他们发现观察结果只能在存在多个尘埃云的高度复杂的情况下重现。这种情况发生的可能性确实很小。而且，任何改变都不可能在短短几年内完成。

现供职于太空望远镜研究所的斯蒂芬妮·拉玛莎(Stephanie Ramatha) 于2014 年首次发现了变脸类星体。此后，天文学家又发现了数十个此类天体。

其他天文学家认为这些物体可能根本不是类星体。

2015年，德国马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）的安德里亚·梅洛尼（Andrea Merloni）提出，也许拉马萨发现的物体实际上是一颗恒星，由于距离黑洞太近，以至于被撕裂，形成了明亮的耀斑。同样，有些人认为所谓的类星体实际上是强大的超新星。

在这两种可能性中，该物体都会比其宿主星系更亮，类似于类星体的情况，并且该物体甚至可能发出与类星体相似的波长的光。此外，此类天文事件发出的光会在数月至数年的时间内消失，这与变脸类星体变化的时间尺度相匹配。但问题是，这些光线的变暗必须具有天文学家无法观察到的独特特征。

因此，在几项探索吸积盘中物质环的新研究的帮助下，研究人员最近将注意力重新转向类星体。

2017年，中国科学技术大学的天文学家盛振峰和他的同事利用可见光和红外光检查了多个类星体。这两个波段使研究小组不仅可以观察每个类星体的吸积盘，还可以观察吸积盘的环面（即吸积盘周围的尘埃云的甜甜圈形状的环）。

这很重要，因为发光的吸积盘将可见光发送到黑暗的环面，光被吸收并以红外光的形式重新发射。因此，吸积盘的任何变化都会在环面中引起“回响”。盛振峰和他的同事观察到的正是这样的“回声”（其他一些研究也发现了同样的情况），他们得出的结论是，这一定是流经吸积盘的物质数量发生变化的迹象。

这种转变是如何发生的仍然存在争议，但天文学家最近提出了一些假设。

吃到一半的自助餐情况可能是，为了让类星体熄灭，吸积盘中的物质并不一定需要清除掉。理解这一点的一种方法是将吸积盘分成不同的组成部分：明亮的内部区域和被内部区域照亮的昏暗的外部区域。这样，如果黑洞吞噬了内部区域的物质（这个过程可能只需要几个月），那么吸积盘的内层就会消失，也就不会再有明亮的内部“灯塔”了，而吸积盘的外层将会消失。它也会变暗，就像太阳的死亡会导致月亮停止发光一样。

“我们认为这些人是饥饿的人去吃自助餐，”摩根森说。 “如果他们面前有无限量的食物，他们就会尽可能快地吃，并保持相对稳定的速度。但我们正在这样做。”在那里，他们停下来休息。”

或者，吸积盘的形状也可能发生了变化。这听起来很疯狂，但今年天文学家研究了两个不同的类星体，并找到了支持这一理论的证据，该理论基于另一种“混响”。在这两个类星体中，紫外线和蓝光首先消失，然后是绿光，最后是红光，按照光谱能量从最高到最低的顺序消失。因此，看起来就像从吸积盘内层到外层的波的变化。美国自然历史博物馆（AMNH）的天体物理学家巴里·麦克南说：“有某种东西导致吸积盘从内到外变暗。”

由于彩色光并未完全消失，研究人员并不认为吸积盘内层被黑洞完全吞噬。相反，他们认为来自超大质量黑洞的冷锋以惊人的速度扫过。例如，绿光消失一年后，红光的亮度就开始减弱。

麦克南指出，这个速度很重要，因为它可以揭示有关吸积盘结构的线索。如果吸积盘粘稠且疯狂，那么通过它发送信息将相当容易（想想声音在水中传播的速度比在空气中传播的速度快）。据此，麦基尔南得出结论，吸积盘一定是粘性的，所以它是相当蓬松的。它看起来像一个甜甜圈，而不是DVD 光盘。当冷锋经过时，它会塌陷成薄薄的圆盘。

然而，另一个假设表明事实恰恰相反：吸积盘一开始很薄，然后膨胀。天文学家认为，这正是恒星质量黑洞（可以说是它们的小兄弟）变得不活跃时所发生的情况。当这些黑洞吸积大量物质时，它们的吸积盘又薄又亮。但当吸积速度减慢时，吸积盘膨胀成准球形结构，变得难以发光。

一颗变脸类星体在短短几年内从明亮（顶部）变成暗淡。

日本东北大学的野田博文和英国杜伦大学的克里斯·多恩想知道这种膨胀是否也会导致类星体改变其面貌。 ”。所以今年，他们将最初设计用来模拟恒星质量黑洞周围吸积盘的模型应用到了超大质量黑洞周围的吸积盘上。他们发现这种变化可以发生在类星体的吸积盘中，而且发生得很快（虽然没有几十年那么快）。

天文学家还无法判断超大质量黑洞是否已经“耗尽了食物”，吸积盘本身是否已经改变了形状，或者是否有一种完全不同的机制在起作用。目前，天文学家还不知道吸积盘中的气体是如何从大半径轨道转移到黑洞附近的轨道，以及最终如何落入黑洞的。包括磁场在内的其他因素也可能发挥着天文学家尚未了解的重要作用。 “我们的想象力在这里失败了，”耶鲁大学天体物理学家梅格·厄里说。

“谋杀-自杀协议” 虽然细节仍然模糊，但更好地了解气体和尘埃如何落入黑洞不仅会满足我们纯粹的好奇心，而且有助于解释星系是如何演化的。

近20年前，天文学家发现超大质量黑洞的质量与整个星系的质量密切相关。事实上，黑洞阻碍了星系的生长，导致其比模型预测的小10 到100 倍。麦吉尔大学天体物理学家约翰·阮说：“与整个星系相比，黑洞的引力影响非常小。” “那为什么会有如此密切的联系呢？呢绒呢？”

当天文学家第一次发现这种相关性时，这些问题的答案还是一个谜，但他们现在怀疑类星体可能对其宿主星系造成严重破坏，并产生令人惊讶的深远影响。类星体吹出的强风会将尘埃和气体吹出星系；它的极端亮度还会将剩余的气体加热到极高的温度，使新恒星无法形成。德雷克塞尔大学的物理学家戈登·理查兹表示，类星体正在利用“谋杀-自杀协议”来让自己和它们的宿主星系挨饿。地位。

至少，天文学家目前是这么认为的。确定细节很困难，因为天文学家无法同时观测遥远的类星体及其宿主星系。 —— 类星体太亮。然而，如果天文学家可以进行宇宙规模的实验，他们将首先研究类星体，然后关闭开关以使其变暗。约翰·阮表示，变脸类星体就是这样一个实验，为我们提供了前所未有的机会，让我们更好地了解类星体的深远影响。

但要真正掌握这种关系，天文学家将需要大量变脸类星体样本。为了找到它们，天文学家必须一次又一次地返回之前观测到的类星体和星系，以找出其中的变化。自2017 年以来，加利福尼亚州的兹威基瞬态设施(ZTF) 一直在进行天空观测。它每年巡视同一天体近300次。更多设施即将上线。例如，计划于2022 年投入使用的大型综合巡天望远镜(LSST) 将每晚以五种颜色拍摄整个天空的图像。格林说：“我们将拍摄整个天空的彩色电影，并发现数以百万计的像这样的奇怪而迷人的物体。”

麦克南对未来的发展保持中立。在他乐观的时刻，他想象这些天空调查可能会帮助天文学家获得幸运。他说：“如果我们在正确的时间出现在正确的地点，观察这些事件的发生，并使用多种仪器跟踪它们，我们可能会取得突破。” “这可能会成为我们的罗塞塔石碑。 “虽然这仍然需要一点运气，但这样的观测可以帮助我们描述未来的银河系。

毕竟，大约50亿年后，我们的银河系将与仙女座星系相撞，可能会诞生另一个类星体，并使我们的夜空陷入混乱。但如果我们能够更好地理解类星体神秘的消失行为，我们将能够对未来的细节做出更清晰的预测。

翻译：何无语

审稿人：李莉

编辑：满茜

来源：连线

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