上海天文臺在耀變體光變研究中取得進展

　　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，中國科學院上海天文臺一名訪問學者的研究工作卻表明，耀變體并不一定在所有電磁波段上都具有多種時標的光變。目前該工作已被《皇家天文學會月報》接收。

　　超大質量黑洞（質量介于幾百萬倍和幾百億倍太陽質量之間）普遍存在于大質量星系中心。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為內能，產生輻射。這便是活動星系核背后的基本物理，如圖1所示。

　　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，能譜分布由兩個峰構成：從射電到紫外或X射線波段的低頻峰，普遍認為其來自于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，很可能來自于逆康普頓過程。

　　根據能譜分布峰值頻率，耀變體可分成兩類：低峰頻耀變體（Low energy peaked blazars； LBL）和高峰頻耀變體(High energy peaked blazars； HBL)。前者的同步輻射峰值頻率在射電和光學波段之間，而后者在紫外到X射線波段之間。圖2展示了它們的能譜分布。

　　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, IDV）。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。

　　“我們選擇的樣本含有12個低峰頻耀變體，它們共被XMM-Newton太空望遠鏡觀測過50次。基于這個樣本，我們發現這類耀變體在X射線波段發生微光變的比例非常小。根據已有的50條光變曲線，我們僅在2條光變曲線中分析得到了微光變，也就是說比例只有4%。”該工作的第一作者Alok C. Gupta博士說，他是印度阿雅巴塔觀測科學研究所(ARIES)的研究人員，目前獲中科院國際人才計劃資助，在上海天文臺進行合作研究。“實際上對于高峰頻耀變體，結果也相似。早期我們研究過144條高峰頻耀變體光學波段的光變曲線，只有6條光變曲線顯示微光變，大約4%的比例。”

　　對于該現象，他提出可能的解釋：能譜分布中，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。能譜分布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。由于在低峰頻耀變體中，X射線波段來自于逆康普頓輻射，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，從而相對于光學波段，X射線波段微光變比例很小。

圖1：活動星系核示意圖（取自Urry & Padovani, 1995）。

圖2：兩類耀變體的能譜分布，實線和虛線分別對應低峰頻耀變體和高峰頻耀變體的能譜分布。該工作研究的是黃色區域對應波段處的微光變，即低峰頻耀變體的X射線波段和高峰頻耀變體的光學波段。