天空的无线电图像揭示了数百个“婴儿”和超大质量物体在遥远的星系中，星系的光以意想不到的方式反弹。
星系是巨大的宇宙天体，大小达数万光年，由气体、尘埃和恒星（如我们的太阳）组成。
考虑到它们的大小，你会预计星系发出的光量会在远远超出人一生的时间尺度上缓慢而稳定地变化。
但我们的研究，发表在里面英国皇家天文学会每月通知，发现了令人惊讶的星系群，它们的光线在短短几年内变化得更快。
什么是射电星系？
天文学家认为存在一个超大质量位于大多数星系的中心。 其中一些是“活跃的”，这意味着它们会发出大量辐射。
它们强大的引力场从周围吸引物质，并将其撕裂成一个绕轨道运行的热等离子体甜甜圈，称为“吸积盘”。
这个圆盘以接近光速的速度绕黑洞运行。 磁场沿着黑洞的旋转轴加速来自圆盘的高能粒子，形成长而细的流或“射流”。 当它们距离黑洞越来越远时，这些喷流就会绽放成巨大的蘑菇状云或“裂片”。
整个结构构成了射电星系，之所以这么称呼是因为它发出大量的射频辐射。 它的宽度可以是数百、数千甚至数百万光年，因此可能需要亿万年的时间才能显示出任何戏剧性的变化。
天文学家长期以来一直质疑为什么一些射电星系拥有巨大的波瓣，而另一些则仍然很小且受到限制。 存在两种理论。 一是喷流被黑洞周围的致密物质（通常称为挫裂瓣）阻挡。
然而，有关这一现象的细节仍然未知。 目前还不清楚这些裂片是否只是暂时被一个小的、极其密集的周围环境所限制，或者它们是否正在慢慢地穿过一个更大但密度较小的环境。
解释较小波瓣的第二种理论是，喷流还很年轻，尚未延伸到很远的距离。
大力神 A 的超大质量黑洞向射电波瓣发射高能粒子射流。 （美国宇航局/欧空局/NRAO）
老人是红色，婴儿是蓝色
年轻和古老的射电星系都可以通过现代射电天文学的巧妙运用来识别：观察它们的“射电颜色”。
我们查看了来自银河系和河外全天 MWA (GLEAM) 调查，它以 20 种不同的无线电频率观察天空，为天文学家提供了无与伦比的“无线电彩色”天空视图。
从数据来看，婴儿射电星系呈蓝色，这意味着它们在更高的射电频率下更亮。 与此同时，古老且垂死的射电星系呈现红色，并且在较低射电频率下更亮。
我们确定了 554 个婴儿射电星系。 当我们查看一年后拍摄的相同数据时，我们惊讶地发现其中 123 个的亮度在跳动，似乎在闪烁。 这给我们留下了一个谜团。
大小超过一光年的物体不可能在不到一年的时间内亮度变化如此之大，而不违反物理定律。 因此，要么我们的星系比预期小得多，要么正在发生其他事情。
幸运的是，我们拥有找到答案所需的数据。
过去对射电星系变异性的研究要么使用少量星系、从许多不同望远镜收集的档案数据，要么仅使用单一频率进行。
在我们的研究中，我们在一年内通过多个无线电频率调查了 21,000 多个星系。 这使得它成为第一个“光谱变异性”调查，使我们能够看到星系如何在不同频率下改变亮度。
我们的一些弹跳婴儿无线电星系在这一年里发生了很大的变化，我们怀疑它们根本就是婴儿。 这些紧凑的射电星系有可能实际上是焦虑的青少年，它们以比我们预期更快的速度快速成长为成年人。
虽然大多数可变星系在所有无线电颜色上的亮度增加或减少的量大致相同，但有些星系却没有。 此外，51 个星系的亮度都发生了变化和颜色，这可能是导致变异性的原因的线索。
SKA-mid（左）和SKA-low（右）望远镜的艺术想象图。 （SKAO/ICRAR/SARAO）
正在发生的事情的三种可能性
1）闪烁的星系
当来自恒星的光穿过地球大气层时，它会发生扭曲。 这产生了我们在夜空中看到的星星的闪烁效果，称为“闪烁”。 这次巡天中射电星系发出的光穿过我们的银河系到达地球上的望远镜。
因此，我们星系内的气体和尘埃可能会以同样的方式扭曲它，从而产生闪烁的效果。
2）俯视枪管
在我们的三维宇宙中，有时黑洞会直接向地球上的我们发射高能粒子。 这些射电星系被称为“耀变体”。
我们看到的耀变体不是细长的喷流和大的蘑菇状裂片，而是一个非常小的亮点。 它们可以在短时间内表现出极大的变化，因为从超大质量黑洞本身喷射出的任何少量物质都会直接射向我们。
3）黑洞打嗝
当中心超大质量黑洞“打嗝”出一些额外的粒子时，它们会形成一个团块，沿着喷流缓慢移动。 当团块向外传播时，我们可以首先在“射电蓝”中检测到它，然后在“射电红”中检测到它。
因此，我们可能正在探测到缓慢穿过太空的巨大黑洞打嗝。
现在去哪儿？
这是我们第一次拥有对多种无线电颜色进行大规模变异性调查的技术能力。 结果表明，我们对射电天空的了解还不够，也许射电星系比我们预期的更具活力。
随着下一代望远镜，特别是平方公里阵列（SKA）的上线，天文学家将在多年内建立天空的动态图像。
与此同时，观察这些行为怪异的射电星系并特别密切关注弹跳的婴儿也是值得的。
凯瑟琳·罗斯， 博士生，科廷大学和娜塔莎·赫尔利-沃克, 射电天文学家,科廷大学。
