物理与天文学院张鹏飞和王仲翔在活动星系核中首次发现双周期的震荡现象

物理与天文学院张鹏飞副研究员和王仲翔研究员近日在射电星系（活动星系核的一个分类）NGC 1275的亚毫米波段发现一个双周期的准周期震荡现象。相关结果发表在国际天体物理研究核心杂志《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上，论文合作者有美国哈佛史密松天体物理中心Mark Gurwell研究员和新泽西学院Paul Wiita教授，该论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac425c。

NGC 1275（又名3C 84）位于英仙座星系团(Perseus cluster)的中心，是一个典型的临近射电星系，其中心黑洞质量大约是太阳质量的3.4×10⁸倍。在此星系中心位置有一个射电明亮的核区，高空间分辨图像显示该核区明亮辐射来自于黑洞产生的喷流。2005年后的观测表明核区出现了一个被命名为C3的射电新成分，随后它的电磁波流量从射电波段、亚毫米波段（图一上）、直到高能伽马射线波段都表现出上升的现象；2017年以后各电磁波流量又逐渐趋于较平稳状态。

物理与天文学院张鹏飞副研究员和王仲翔研究员分析了坐落于美国夏威夷的亚毫米波阵（SMA）对NGC 1275长达18年的观测数据，发现了一个奇特的准周期震荡现象。此振荡包含了两个周期信号，分别是345天和386天，且它们的置信度都超过了5σ（图二）。这两个时间年量级信号在18年里持续了15个周期之多。由于以往在活动星系核的辐射流量变化中发现的准周期震荡现象都是单周期，所以此发现非常奇特，在国际上是首次。

图一：NGC 1275的亚毫米波波段光变曲线(上图)和去掉其平均变化趋势的光变曲线（下图）。双周期信号主要出现在黑色数据部分，蓝色数据中双周期信号逐渐消失。下图中黄色曲线表示双周期信号的理论曲线，能大致描述黑色曲线部分

图二：NGC 1275的亚毫米波波段光变曲线的功率谱。其中左图是使用Weighted Wavelet Z-transform方法得到的结果，而右图中红色柱状图是使用Lomb-Scargle Periodogram方法得到的结果，双周期信号在图中可显著看出。蓝色点划线表示本征功率谱，而绿色虚线是模拟光变得到的5σ置信度曲线。

活动星系核的准周期振荡现象在国际上是一个被广泛讨论的课题。对于NGC 1275中的双周期，揭示的是应该存在着两个周期性物理过程。根据相关研究结果，双周期可以是由喷流的晃动和黑洞周围吸积盘的进动叠加形成的，也可以表明的是此星系中心存在着双超大质量黑洞系统。这两种可能性都有长期的观测和理论研究分别支持，需要进一步的研究以确定。无论如何，此发现不但为活动星系核准周期振荡现象增添了多样性特性，而且进一步显示此现象对于星系中心超大质量黑洞物理过程的揭示作用。

该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省科技厅和云南大学联合基金、以及云南省候选人才培养基金的支持。