这是宇宙中最伟大的消失之谜。类星体——由遥远星系核心贪婪的超大质量黑洞驱动的明亮信标——已被发现正在消失，有时会在不到一年的时间内衰退。之后，看似普通的星系从减弱的光芒中浮现出来。尽管天文学家早就知道，任何类星体最终都会随着其中心黑洞耗尽气体和尘埃的原料而变得静止，但这些天体的规模如此巨大，以至于这个过程应该需要数万年。那么，它怎么可能在不到一年的时间内发生呢？
有人提出，可能是尘埃云从类星体前方经过，暂时阻挡了它们的视线。一些理论家认为，也许这些怪异的天体完全是其他东西：一个超大质量黑洞吞噬一颗恒星可能会引发一次足够明亮、短暂的爆发。或者，一颗路过的太阳可能充当宇宙放大镜，产生类似耀斑的光放大效应。但这些想法在很大程度上已被排除。相反，天文学家表示，证据表明类星体本身正在发生变化。更准确地说，它们吸积盘中的某些变化——环绕吞噬物质的黑洞的热物质漩涡——才是真正的罪魁祸首。现在，一项新的预印本研究，最近被《美国国家科学院院刊》Proceedings of the National Academy of Sciences USA接受发表，为这场争论火上浇油。加州理工学院的天文学家马修·格雷厄姆和他的同事们几乎将已知的“变脸”类星体的数量增加了两倍——所有这些类星体都清楚地显示出其吸积盘的剧烈变化。这是有史以来汇编的此类类星体最大样本，使天文学家终于能够深入了解这些神秘变化背后的细节，而这反过来可能有助于更好地解释吞噬物质的黑洞的机制，以及像银河系这样的星系在宇宙时间中演化的方式。
自从2014年发现第一个已知的变脸类星体以来，天文学家一直在追寻更多这些怪异的天体——其中一些似乎随着星系突然爆发成明亮的类星体而迅速变亮。在这里，时间尺度似乎也是不可能的。因此，天文学家在所有可用的波长上监测这些天体。最近，这种方法涉及可见光和红外光——这两种波长使研究人员能够探测物理系统的不同方面。在类星体中，可见光主要来自吸积盘，而红外光主要来自更大的外围环面——一个包围吸积盘的甜甜圈状尘埃环。这些双重重叠观测揭示了一个值得注意的新细节：可见光的变化与红外光的变化相呼应。由于明亮的吸积盘将光线发送到较暗的环面，在那里它被吸收并以红外波长重新发射，因此这种回声是确凿的证据，表明某种快速变化正在吸积盘内部发生。“我愿意拿出相当多的钱——也许不是我的抵押贷款或学生贷款——来打赌，原始的吸积率变化是最受青睐的解释，”这项新研究的合著者、苏格兰爱丁堡大学的天文学家尼古拉斯·罗斯说。
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考虑到这个模型，格雷厄姆、罗斯和他们的同事们仔细研究了卡特琳娜巡天的数据，该巡天拥有大约5亿个天空中一半源的十年尺度光变曲线（亮度随时间变化的测量值）。首先，该团队筛选了卡特琳娜数据中基于光谱（它们发射的光的各种颜色）被归类为类星体的天体。其次，它分析了可见光光变曲线，以寻找随着时间推移而变暗的类星体，并将其与红外光光变曲线（使用NASA的广域红外巡天探测卫星的数据）进行交叉引用，以了解每个候选者的变暗是如何在两种类型的光中发生的。最后，研究人员再次查看了每个天体变暗后的光谱，以验证该天体是否已转变为星系。然后，他们搜索了转变为类星体的星系。
总的来说，该团队发现了111个快速变化的类星体，以补充大约60个已知的类星体。但新论文不仅仅是在目录中添加条目，它还构成了对这种神秘现象的物理环境的新兴模型的可靠现实检验。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的天文学家埃里克·摩根森认为，这项成就使其成为一个里程碑，他没有参与这项研究。天文学中的每一个新奇事物——甚至类星体本身，它们是在20世纪中期被发现的——最初都以许多“哇”的论文进入该领域，主要指出它们的奇异之处。天文学家从一些让他们困惑的例子开始。但是，随着他们系统地寻找并找到更多例子，他们也获得了更深入的理解，建立了他们认为正在发生的更好的模型。最终，研究跨越了一个阈值，在这个阈值上，观测主要只是约束现有模型，而不是产生全新的模型。摩根森说，这项研究标志着这个转折点。
在新样本中，每个标记的类星体首先都显示出可见光的变化，然后是红外光的变化。论文作者说，这足以证明观察到的变化是类星体本身固有的，而不是某些外部事件或力量的结果。因此，该团队认为，与其称为“变脸”，不如将这些类星体称为“变状态”更合适，以反映其起源的真实性质。
撇开命名不谈，谜团的关键仍然存在：整个类星体究竟是如何突然变暗的？星系又是如何突然变亮的？吸积盘中的温度变化——可能是由冷或热气体前沿、变化的磁场或它们的某种组合引起的——是研究人员首选的解释。无论根本原因是什么，他们的研究还模拟了吸积盘必须是什么样的，才能使这种变化如此迅速地传播。具体来说，该团队发现，一个盘必须是蓬松且高度粘稠的才能表现出如此快速的变化。“你可以比在水中更快地在糖浆中发送波，”这项研究的合著者、纽约市美国自然历史博物馆（AMNH）和纽约城市大学曼哈顿社区学院（BMCC）的天文学家凯瑟琳·E·萨维克·福特说。对于更厚、更蓬松的盘也是如此——它看起来更像甜甜圈而不是CD。“你可以把它想象成一根管道，”萨维克·福特说。“你可以通过粗管道比通过细管道更快地传输信息。”因此，无论变化是什么，它都可能需要一个蓬松且粘稠的盘。
这一结论与科学界的共识观点相反，长期以来，科学界一直认为这种盘应该是薄的。但这项研究的合著者、AMNH和BMCC的天文学家巴里·麦克南认为，这一发现与最近的理论工作相符，该理论工作表明吸积盘可能相当厚。
尽管如此，消失类星体案例中起作用的确切机制仍然未知。麦吉尔大学的天文学家约翰·阮认为，我们可能不需要在任何情况下只选择一种机制，他没有参与这项研究。从所有新发现的例子中得出的一个结论是它们令人印象深刻的多样性。有些似乎逐渐变化，而另一些则快速闪烁。“如果变脸类星体是由多种原因造成的，我一点也不会感到惊讶，”他说。