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天文所研究團隊發現最遙遠的蝎虎座BL天體  撼動星系演化理論

發布日期: 2022-06-08    文/校園記者田欣
中央大學天文研究所黃崇源教授(左)與柯伊娜助理研究學者共同發表最新天文研究發現,並登上《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。陳薏安攝。
中央大學天文研究所黃崇源教授(左)與柯伊娜助理研究學者共同發表最新天文研究發現,並登上《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。陳薏安攝。

 
天文所黃崇源教授和柯伊娜(Ekaterina Koptelova)助理研究學者發現紅移約6.5的蝎虎座BL天體(BL Lac object),打破學界紅移3的紀錄,成為目前已知最遙遠的蝎虎座BL天體!研究結果發表於《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters),不僅打破了學界紀錄,也改變了目前對活躍星系模型及巨質量黑洞演化及起源的認識。
 
黃崇源教授和柯伊娜研究學者自2010年的泛星計畫(Pan-STARRS Project)與許多不同的天文學觀測資料中,選擇高紅移類星體作為目標。2020年透過光譜觀測與分析,希望能釐清該星體的紅移。在耗時兩年多的研究後,原本以為觀測對象只是電波類星體,然而透過電波及光譜分析和英國紅外線望遠鏡(UKIRT)觀測出其快速變化的特徵後,卻發現對象為紅移6.5的蝎虎座BL天體。然而,學界從未發現過如此遙遠的蝎虎座BL天體。
 
蝎虎座BL天體為耀變體的其中一類型,耀變體能發出高速噴流,其噴流方向正好指向地球,它們是宇宙中最強大的輻射源之一。大部分星系核心中都有一顆超巨質量黑洞,質量約在一百萬個太陽質量到數百億個太陽質量;某些星系中的超巨質量黑洞可以吞噬周圍的物質,並發出光線,這些星系被稱為活躍星系。
 
耀變體是活躍星系核,除了蝎虎座BL天體外,還有一種類型的耀變體叫做平譜電波類星體 (FSRQ)。平譜電波類星體是較為年輕的電波類星體,吸積較強,其黑洞周圍有較多的氣體,隨著時間的推移,可用於餵養黑洞的物質被消耗掉,平譜電波類星體就會演變為蝎虎座BL天體。可以說平譜電波類星體是巨質量黑洞演化週期的成年階段,蝎虎座BL天體則是老年時期;另外一些沒有噴流、中心黑洞質量較輕的活躍星系則是處於年輕或幼年階段。
 
因為光速是有限的,所以當觀測者看得越遠,形同看到越早期的宇宙。而宇宙早期的黑洞應該也較為年輕,質量較小;但蝎虎座BL天體是晚期的活躍星系核,有最大質量的黑洞,因此過去所觀測到的蝎虎座BL天體大都離我們較近。紅移大於6是宇宙初期,各種宇宙天體包括大質量黑洞剛開始誕生,因此看到紅移6.5的蝎虎座BL天體,對應當時的宇宙年齡約只有8億年,就如同在幼兒園中看見一名老人。黃崇源教授和柯伊娜研究員的發現撼動了目前巨質量黑洞與星系形成、演化的理論。
 
目前兩人正與國際團隊合作,透過特長基線干涉測量法(VLBI),觀察此紅移6.5的蝎虎座BL天體和其他鄰近蝎虎座BL天體的差異。除此之外,兩人也希望能夠找到更多更遙遠的蝎虎座BL天體,在浩瀚的宇宙中發掘更多未解之謎。

已知耀變體的電波光度對紅移的分佈圖。黑色和紅色空心圓是已知的平譜類星體FSRQ和蝎虎座天體BL Lacs。空的紅星是之前已知最遠的蝎虎座天體,黑色三角型是目前已知最遠的平譜類星體。實心的紅星是本次研究所發現的最遙遠的蝎虎座天體。圖/天文所提供。
已知耀變體的電波光度對紅移的分佈圖。黑色和紅色空心圓是已知的平譜類星體FSRQ和蝎虎座天體BL Lacs。空的紅星是之前已知最遠的蝎虎座天體,黑色三角型是目前已知最遠的平譜類星體。實心的紅星是本次研究所發現的最遙遠的蝎虎座天體。圖/天文所提供。
 
原文連結:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac61e0/meta
Reference:Koptelova and Chorng-Yuan Hwang 2022 ApJL 929 L7
 
更新日期: 2022-10-31 文章分類: 學術新聞 瀏覽人次: 2201