近到可以看清的耀变体
近到可以看清的耀变体 贝尼托·马尔科特（Benito Marcote）博士。图片由本人提供 在银河系内，一个黑洞的喷流几乎直指地球。过去只能以遥远光点呈现的天体现象，如今不仅能够被拍成图像，还能让我们在短短数小时内观察到它的变化 编者的话 几乎每个大型星系的中心，都有一个质量相当于太阳数百万至数十亿倍的超大质量黑洞。黑洞吸积周围气体时，部分物质会以两股狭窄的喷流向外射出，速度接近光速。如果其中一股喷流恰好几乎正对地球，天文学家便将这样的天体称为耀变体。沿着喷流望进去，仿佛迎面望向一盏探照灯：我们的视线能够深入驱动喷流的核心，看见那些从其他角度望去会被尘埃遮蔽的区域。然而，耀变体位于其他星系，距离如此遥远，在图像中往往只是一个光点。关于它们的结构，人们一直只能依靠推断，而无法直接看清。 大约三十年来，天文学家始终预期，银河系内应当存在一种缩小版的耀变体。银河系中有成千上万个恒星级黑洞，其中许多与伴星相互绕转，也会发射喷流。由于这些系统在空间中的朝向各不相同，理应有少数喷流恰好指向我们，但此前始终没有找到。与此同时，另一个更古老的问题仍未解决。自人类开始测量以来，便不断有能量达到拍电子伏量级的粒子抵达地球，能量约为大型强子对撞机所能达到的一百倍。这些粒子究竟在哪里被加速，已经争论了约一个世纪。 IRAS 18293-0941 同时触及了两个问题。该系统距离我们约一万两千光年，隐藏在厚重的尘埃之后，在普通光学图像中几乎不可见。1983年，红外天文卫星将其收入星表，此后它便很少受到关注。如今，由西班牙哈恩大学的约瑟普·马蒂（Josep Martí）领导，荷兰射电天文研究所（ASTRON）、欧洲甚长基线干涉测量联合研究所（JIVE）、阿姆斯特丹大学等机构的天文学家共同参与的团队，已确认它是银河系内首个已知的微耀变体。一个质量约为太阳十倍的黑洞与一颗大质量恒星相互绕转，轨道周期为十一天。黑洞的一股喷流几乎直指地球，另一股则背向我们，清出一个横跨约一百光年的泡状空腔，并在撞上致密分子云的位置形成明亮的热点。伽马射线天文台在同一片天区记录到了与拍电子伏能量粒子有关的辐射。不过，研究人员对此十分谨慎：两者很可能有关，但尚未得到证实。 这项发现值得细看的，不仅是天体本身，还有它背后的研究思路。有些现象遥远得无法直接看清，却可能因为近处存在一个相似的版本而得到理解。微耀变体的尺度约为耀变体的十亿分之一，因此，在遥远星系中需要数年才会发生的变化，在这里数小时便能展开。我们与 JIVE 和 ASTRON 的贝尼托·马尔科特（Benito Marcote）博士进行了对话。他利用极高分辨率的射电成像，确认喷流属于这个恒星系统，而非恰巧位于其后方的遥远星系。我们谈到如今终于能够看见什么，哪些判断仍有待验证，以及他为何希望这个天体能够成为解读耀变体的“罗塞塔石碑”。 Adelina IRAS 18293-0941 艺术示意图。黑洞从一颗大质量伴星吸积物质，并以四分之三光速发射两股喷流。一股几乎朝向地球，因运动效应而显得更明亮；另一股背向我们，无法直接看见，只能通过它清出的空腔，以及撞击分子云时形成的明亮热点辨认其存在。图片：B. Marcote（JIVE/ASTRON），Martí 等，2026年 对话 近距离观察耀变体 Our Narratives 对于第一次接触这个词的读者，什么是耀变体？为什么说 IRAS 18293-0941 是同类天体的缩小版？它的喷流几乎直指地球，又为何如此重要？ 贝尼托·马尔科特：几乎所有星系的中心，都有一个质量相当于太阳数百万至数十亿倍的黑洞，我们称之为超大质量黑洞。一般而言，这些天体会吸积周围物质，并将其中一部分以相对论性喷流的形式向外发射，也就是速度接近光速的喷流。 在宇宙中，每个星系、每个黑洞在空间里的朝向都是随机的。根据它们的朝向，以及我们从地球观察它们的角度，天文学家会使用不同的名称，例如类星体或耀变体。后者指的是我们恰好从超大质量黑洞的极轴方向望向它。喷流总是沿着极轴发射，因此，在这种情况下，喷流便朝向地球。所谓耀变体，便是从这个方向被我们观察到的超大质量黑洞系统。 这种几何关系的价值在于，与其他观测角度相比，我们能够看见天体更深处的区域，观察喷流最内侧的部分，以及黑洞附近物质的运动方式。从其他角度看，这些区域大多被围绕黑洞运行的尘埃和物质遮住了。 再看银河系。银河系中有成千上万个质量与大质量恒星相当的黑洞，其中许多与其他恒星相互绕转，就像地球围绕太阳运行。在这些系统中，黑洞通常从恒星吸积物质，并将其中一部分以类似的喷流向外抛出。 由于天体在空间中的朝向各不相同，人们早已预期，应当存在一种让我们沿着黑洞极轴观察、喷流正对着我们的系统。但直到 IRAS 18293-0941 出现之前，一直没有探测到。 它的研究价值与耀变体相似：我们可以观察黑洞附近的物质如何相互作用，又如何被向外抛出。此外，微耀变体的尺度约为耀变体的十亿分之一，一切变化也快得多。耀变体中需要数年才能发生的变化，在微耀变体中只需数小时。因此，我们能够实时研究这些系统的动态过程，而研究遥远的耀变体时无法做到这一点。 Our Narratives 其他星系中的耀变体太过遥远，无法分辨其结构，只能依靠推断。对于银河系内的微耀变体，你们能够直接看见哪些过去只能猜测的细节？ 贝尼托·马尔科特：虽然我们已经知道数百个耀变体，但每个系统都有自己的特点。由于这些系统的尺度大得多，我们获得的往往只是某个时刻的一幅图像。它们演化的时间尺度比人类的观测时间长得多，因此，我们无法真正看见它们如何变化。 但在微耀变体中，我们可以观察整个系统如何在数小时或数天内演变。这为细致研究它的演化过程打开了一扇窗。此外，由于距离更近，我们能够以更高的分辨率成像，揭示一些细节。而在遥远的耀变体中，相同的细节可能因为过于暗弱，始终无法显现。 Our Narratives 这个天体早在1983年便被 IRAS 收入星表。人们后来是如何认出它的真实身份？最初有没有哪次观测，让你们意识到它可能不同寻常？ 贝尼托·马尔科特：这个天体很早便已为人所知，却从未引起多少兴趣。当时，我们正在银河系内寻找可能由大质量恒星和黑洞组成的双星系统，希望找到能够将粒子加速到极高能量、使其运动速度接近光速的天体。 当我们开始发现它在不同波段都产生显著辐射，包括射电、X射线和伽马射线时，便意识到它可能是一个粒子加速源。观测还揭示了一颗被严重遮蔽的恒星，说明这个天体位于十分致密的环境中，可能是一个独特的系统，因此引起了我们的兴趣。 随后，我们探测到一股只能在一侧看见的喷流，便清楚地意识到，它的朝向接近地球方向。 喷流与分子云 Our