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天文学家证实,类星体并非是“钉在天上”

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Moscow Institute of Physics and Technology

Quasar Illustration

image: Quasar. view more 

Credit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

直至不久之前,类星体都被认为是星空中最稳定的天体。近地天体沿着复杂的轨道移动时,类星体与地球的固定距离使其被当作可靠且稳定的参照物,被用于导航和研究地壳运动等重要实践任务。然而,莫斯科物理技术学院研究人员所在的天体物理学家国际小组发现,类星体并不会原地不动,并对这种现象做出了解释。研究结果发表在了欧洲杂志《皇家天文学会月刊》上。

类星体属于名为活跃星系核的更广泛的天体类别。地球很幸运没有这样的“邻居”:事实上,活跃星系核是一种“喷火”的黑洞,它能喷射出两种相反方向的等离子流——相对论性喷流。黑洞本身位于天体中心,当然,它也是看不见的。一片不透明区域包围着黑洞,这是一种只有最高频率辐射才能穿透的“面纱”。因此对于地球上的观测者来说,观测所处的频率范围不同,活跃星系核看起来可能也不同。例如,在光学范围内可以区分出喷流和它光源周围的辉光区。在无线电波段中类星体只有面向我们的“尾部”才能被我们看见。

目前在无线电波段中观测远距天体的最精准的方法是超长基线无线电干涉测量法。用这种方法能模拟出一个巨大的望远镜,通过大面积放置大量法线来获取高分辨率的遥远无线电波源信息。然而这类数据很难解析:这种图像在用于观测的望远镜的多次转换中被“加密”。

学者开发了一种能够分析加密数据的自动程序。事实证明,喷流可见的起点坐标不会原地不动,而是沿着喷流的方向来回移动。可以认为是喷流源本身在移动。然而,天体物理学家称这种偏移是一种幻觉,因为这种现象的原因在于辐射环境的不稳定性,而其喷流源——类星体核,不会在空间中产生任何偏移。

“从上世纪起长期以来,有一种通过快速电子辐射来解释类星体的可见行为的理论。然而,该模型并没有说明辐射可能随时间变化,”莫斯科物理技术学院宇宙相对论天体基础和应用研究实验室成员、俄罗斯科学院物理技术研究所副博士亚历山大·普拉文评论道,“直至最近,最简单的方式都是直接无视这种变化,并且出于实际目的,认为活跃星系核是固定不动的。现在我们已经收集了足够的数据,这些数据通过专门开发的自动方法被准确有效地处理。这使得检测位置变化的存在成为可能,并能够将其变化与喷流中的物理过程联系起来。“

造成这种现象的原因可能是什么呢?为了解答这个问题,研究者们对核的可视位置与类星体的某个可变参数之间是否存在相互关联——例如,磁场或亮度,进行了检查。 事实证明,核的可视坐标与喷流中的粒子密度直接相关:核的视在偏移与亮度的增加同步发生。在理论模型框架内,这将指明,将更密集的等离子体射入喷流的核爆对类星体表现的影响。

这类分析有什么实际应用?观测到的类星体移动的准确数据将有助调整天体测量方法,并研发出人类历史上最精准的导航系统。

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