南卡罗来纳州克莱姆森–克莱姆森大学的科学家与一个国际天文学家团队合作，确定了11个活跃星系的周期性伽马射线发射情况，为将来可能在其中心藏有两个超大质量黑洞的非常规星系的研究铺平了道路。
大多数星系的中心有个黑洞这件事对于天文学家来说并不是什么很少见的情况，但是，拥有两个黑洞的星系仍然只是理论上的东西。
该小组的研究结果发表在《天体物理学杂志》上，论文标题为“系统搜索费米大面积望远镜检测到的活跃银河核中的伽马射线周期性。”（《The Astrophysical Journal》， “Systematic search for gamma-ray periodicity in active galactic nuclei detected by the Fermi Large Area Telescope.”）
该研究的主要作者，西班牙马德里康普鲁坦斯大学的博士帕勃罗·佩尼尔（PabloPe?il）说：“一般来说，超大质量黑洞的特征是其超过太阳质量一百万倍的质量。在这些超大质量黑洞中，一些黑洞被称为活动星系核（active galactic nuclei, AGN），它们可以在称为射束的准直光束①中将粒子加速到接近光速。 这些射束②的辐射在整个电磁频谱中都可以检测到，但是它们的大部分能量以伽马射线的形式释放。
伽玛射线是最“接近临界点”的光形式③，可通过NASA费米伽玛射线太空望远镜上的大面积望远镜检测到。 活动星系核AGN的特征在于亮度的突然和不可预测的变化。
佩尼尔说：“识别出它们的伽马射线辐射的规律性图案就像看着波涛汹涌的大海，寻找由一艘小船通过所引起的微小的一组规则的波浪。” “这的确非常具有挑战性。”
该小组完成了困难的第一步，即识别出数年来会周期性发射（上文中的伽玛射线）的大量星系，并且正在尝试寻找在这些AGN中导致其周期性（发射伽马射线）行为的原因。一些潜在的解释的确很有趣。
克莱姆森大学科学学院物理系和天文系副教授Marco Ajello说：“下一步将是与其他望远镜一起准备观测活动，以密切关注这些星系，并希望能够阐明这些令人不得不信服的观测背后的原因。我们有几种可能性，从射束产生的灯塔效应到物质向黑洞流动的改变，但是这有一个非常有趣的解决方案-这周期性的发射现象是由一对彼此围绕旋转的超大质量黑洞产生的。了解这些黑洞与周围环境的关系对于完整了解星系形成至关重要。”
根据费米-拉特（Fermi-LAT）的十年如一日的观察，该团队得以识别以几年为周期重复出现的伽马射线信号。平均来说，这些型号发射大约每两年重复一次。
“我们的研究是迄今为止在寻找伽马射线的周期性方面最完整的工作，这项研究将有助于得出有关这种特殊行为原因的见解，”Pe?il博士的同事，也是马德里的主管，克莱姆森（Clemson）阿杰洛（Ajello）研究小组的前博士后研究员Alberto Domínguez说。。 “我们使用了连续9年的LAT全天候观测。 在被研究的的2000多个AGN中，只有大约12个由于这种有趣的周期性辐射‘脱颖而出’。”
展开这些周期性发射的有限样本是理解这些星系中潜在物理反应的重要飞跃。
“以前，只有两种耀变体④会显示出其伽马射线亮度的周期性变化。 根据我们的研究，我们可以自信地说这种现象在其他11种来源中也存在。此外，我们的研究还发现了其他13个具有周期性发射迹象的星系。 但是要自信地确认这一点，我们需要等待Fermi-LAT收集更多数据。”
图1：活动星系核示意图
图2：拥有两个黑洞的星系示意图
①：准直光束：保持光线之间平行的光束。通常光线是发散的，即开始相邻的两条光线传播后会相离越来越远。准直通俗说就是保持光线之间是平行的。
②：射束（jet）：一道粒子或能量的流束，较细的射束（beam）也被称为射线（ray）。
③：伽玛射线由于其波长极短，穿透力强，能量极高，可能会被称为“最靠近临界点”或“最极端”的射线。
④：耀变体：一种密度极高的高变能量源，被假定为是处于寄主星系中央的超大质量黑洞。耀变体是目前已观测到的宇宙中最剧烈的天体活动现象之一，并已成为星系天文学的一个重要话题。 耀变体是众多活跃星系中的一种，也被称为活跃星系核。
作者: Marco Ajello
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