| 词条 | 类星体 |
| 释义 | § 发现 类星体 1960年，美国天文学家桑德奇利用5米口径的望远镜，对这几个射电致密源所在的天区进行了仔细搜寻，发现每个区域中都有一颗恒星——至少在照相底片上，它们看起来与恒星很相似——好像就是射电源的光学对应体。被探测到的第一颗这类恒星是与3C48射电源相关的恒星。分光探测表明，它的光谱中有许多陌生的强而宽的发射线，看不出这些谱线对应何种元素，此事令天文学界大为困惑。[1] 1963年，射电源3C273的光学对应体被确认，它是一个与13星等的恒星类似的天体，其光谱与3C48很相似，同样难以辩认。荷兰天文学家M•施米特对3C273进行了仔细研究，发现其光谱的6条谱线中有4条的排列方式与氢光谱十分类似，但离氢谱线应该存在的位置太远。[1] 施米特大胆地判断，这些奇怪的谱线并非对应某种未知元素，它就是最普通的氢元素的发射线，只不过红移得很厉害。根据计算，3C273光谱的红移程度为0.158，即波长宽了15.8%。虽然这么大的红移表示该天体退行速度大得有些难以想象，但它可以很好地把3C273的6条谱线解释为氢、氧、镁的光谱，所以人们很快就接受了这种说法。至此，困扰天文学界三年之久的谜被揭开了。随后，3C48的谱线也得到了确认，它的红移更大，达到0.367——这也难怪人们早先不敢认了。此后发现的其它同类天体光谱也是如此，只要假设存在巨大红移，便可轻易地解释其谱线对应何种元素。 这些有关的天体以前早就被人们以光学手段记录下来，并被认为是银河系中普通的暗弱恒星，实际上它们是强射电源。详细的拍照研究表明，射电致密源虽然在照相底片上看起来很像恒星，但终归不是普通的恒星。天文学家把它们命名为“Quasar”，即英文“类恒星射电源”的缩写。[1] 此后，又发现了一些光学性质与3C48、3C273相似的天体，但它们并不发出射电辐射，这类天体被称为蓝星体。类恒星射电源和蓝星体被归为一类，英文名称仍为Quasar，但含义扩大为“类似恒星的天体”，简称“类星体”。这个名字虽有些拗口，却很快就被天文学界接受了。[1] § 命名 类星体的命名统一在前面冠以类星体的英文缩写QSO，然后加上类星体在天球上的位置坐标。例如: 类星体3C48，位于赤经13h35m，赤纬+33度，于是命名为QSO01335+33。[2] § 特点 1979年拍摄的3C273类星体。它的光度很强，科学家 可观测到遥远宇宙边缘类星体所释放的光芒。它们的 大小不到1光年，而光度却比直径约为10万光年的巨 星系还大1000倍！因此被称为“宇宙灯塔”。 类星体是20世纪60年代最重要的天文发现，引起了一阵观测类星体的热潮。60年代末期，在一次大规模集中搜寻中，就发现了150个类星体。到70年代末，已观测到的类星体就超过了1000个，其中约1/3为类恒星射电源。据估计，人们能够观测到的类星体至少数以万计。迄今，人们虽仍未弄清楚类星体真正的身份，对其热衷程度却未减，哈勃望远镜等重要的当代天文设备，都以观测类星体为其重要任务之一。总结起来，类星体大致有如下特点： 1、类星体在照相底片上呈现类似恒星的像，即星状的小点，这表示它们的体积较小。极少数类星体被暗弱的星云状物质所包围，如3C48；另有些类星体会喷射出小股的物质流，例如3C273。 2、类星体光谱中有许多强而宽的发射线，最常出现的是氢、氧、碳、镁等元素的谱线。氦线一般非常弱或者没有，这表明类星体中氦元素含量很少。现在一般认为，类星体光谱的发射线产生于一个气体包层，产生的过程与普通的气体星云类似。光谱发射线很宽，说明气体包层中一定存在强烈的湍流运动。有些类星体的光谱是有很锐的吸收线，说明产生吸收线的区域内湍流运动速度很小。 3、类星体发出很强的紫外辐射，因此颜色显得很蓝（这也是为什么非射电源类星体被称为蓝星体）。光学波段的辐射是偏振的，具有非热辐射的特性。此外，类星体的红外辐射也非常强。 4、类恒星射电源发出强烈的非热射电辐射。射电结构一般呈双源型，少数呈复杂结构，也有少数是非常致密的单源型。致密单源的位置基本与光学源重合。 5、类星体一般都有光变。大部分类星体的光度都在几年里发生明显变化，也有少数类星体的光变非常剧烈，在几个月甚至几天里光度变化就很大。类星射电源的射电辐射也经常发生变化。光学辐射和射电辐射的变化并无明显周期性。 6、类星体光谱的发射线都有巨大的红移。红移最大的类星体，发射谱线波长能够扩大好几倍。对于有吸收线的类星体，吸收线的红移程度一般小于发射线的红移。有些类星体有好几组吸收线，分别对应于不同的红移，称为多重红移。[1] 7、一些类星体还发出很强的X射线。 § 研究进展 目前所知最远的类星体，约150亿光年。 2001年，美国宇航局(NASA)的科学家们发现了由18个类星体组成的类星体星系，这是发现的规模最大的类星体星系，距离我们65亿光年。[2] 2003年，以色列特拉维夫大学和美国哈佛大学的科学家在1月23日出版的《自然》(Nature)杂志上宣布发现了类星体周围存在暗物质晕的证据。[2] 2006年，欧洲科学家称发现神秘罕见的“孤儿”类星体 2007年，科学家首次发现十分罕见的类星体三胞胎 2008年，科学家发现罕见的可以制造X射线的类星体 § 能量来源 在类星体的星系模型中，能量可能来自于恒星间的碰撞。星系核心里恒星密度极高，经常发生碰撞，从而释放能量。而且恒星在碰撞中会粘合在一起成为越来越大的恒星，大质量恒星迅速演化为超新星，然后爆发，释放高能电子。这一模式的缺点在于，如果要恒星发生如此密集的碰撞，则类星体内部恒星数密度，应当高达人们附近空间里恒星数密度的1万亿倍。还有理论认为，类星体是质量约为太阳1亿倍的大质量恒星，它的光度可能达到人们观测到的类星体的光度。但这种大质量恒星释放出的辐射应当具有热辐射的性质，而不是像类星体那样放出非热辐射；此外，这样大质量的恒星也很不稳定。其它有代表性的理论包括：[1]类星体 1、类星体是巨型的脉冲星（中子星）。有一个与强磁场相连的、迅速自转的超大的核。这种星体比较稳定，光度也很高。同时，由于自转，磁力线不时地会扭结，产生能量爆发，这可以用来解释类星体的光变。但这种模式里的光变应该是周期性的，而观测到的类星体光变并不具备周期性。 2、类星体的能量来自星系核里正在吞噬物质的黑洞。黑洞的巨大引力具有一个临界区域，进入这一区域后，包括光在内的一切物质都无法逃逸。而在这个区域之外，黑洞引力虽大，但并非所有物质都无法逃脱。气体、尘埃和恒星在高速旋转着被吸进黑洞时，在运动中产生的强烈辐射会挣脱黑洞引力而向周围扩散，这些辐射包括可见光、红外线、紫外线及其它射线。 英国天文学家A•费边教授1999年还提出，对目前观测到的宇宙背景辐射资料进行分析可以发现，这些射线的来源无法完全用恒星或普通亮度的类星体等天体来解释。他认为，宇宙中可能还存在着大量没有发现的暗类星体，这些类星体中包含黑洞，这些黑洞可能是宇宙中各类辐射的重要来源。由于利用现有手段难以被观测到，这些黑洞周围所产生的巨大能量远远没有得到充分认识。[1] 在暗类星体中，黑洞吞噬物质产生能量的机制与亮类星体是一样的，但产生的可见光和紫外线在试图从黑洞区域逃逸时，会被暗类星体中的尘埃和气体等吸收，被吸收的辐射会再以远红外线的形式重新发散。这部分远红外线和来自黑洞区域的其它射线具有穿透气体和尘埃的能力。目前的射线观测设备无法探测到上述来自黑洞区域的射线，而现有的远红外望远镜也无法发现在黑洞周围重新发散出的远红外线。美国宇航局的钱德拉射线望远镜、欧洲航天局的多镜头射线天文卫星（ＭＭ卫星）等新型观测设备，有可能探测到这些射线。 3、类星体能量来自于物质与反物质的湮灭。反物质概念是英国物理学家保罗•狄拉克最早提出的。他在30年代预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反。根据大爆炸理论，宇宙诞生之初，应产生了等量的物质与反物质。可能由于某种原因，大部分反物质都转化为了物质，或者难于被观测到，导致在人们看来这个世界主要由物质组成。据认为，类星体产生于宇宙诞生早期，其内部还存在着一些反物质。物质与反物质之间剧烈湮灭，释放出巨大能量。物理学家已经发现了少量的反电子等粒子，但并未发现复杂反物质存在的确凿证据。因而上述说法看起来根基不牢。 4、类星体是作为黑洞反面的“白洞”。与黑洞类似，白洞也有一个封闭的边界，聚集在白洞内部的物质，只可经边界向外运动，而不能反向运动。因此白洞可以向外部区域提供物质和能量，而不能吸收外部区域的任何物质和辐射。当白洞中心附近所聚集的超密态物质向外喷射时，就会与周围的物质发生猛烈碰撞，从而释放出巨大能量，这有可能就是类星体能量的来源。与反物质一样，白洞也只是一种理论模型，尚未被观测所证实，因而此说法也不具备说服力。 § 假说 类星体 在类星体发现后的二十余年时间里，人们众说纷纭，陆续提出了各种模型，试图解释类星体的能源疑难。比较有代表性的有以下几种：[1] 黑洞假说：类星体的中心是一个巨大的黑洞，它不断地吞噬周围的物质，并且辐射出能量。 白洞假说：与黑洞一样，白洞同样是广义相对论预言的一类天体。与黑洞不断吞噬物质相反，白洞源源不断的辐射出能量和物质。 反物质假说：认为类星体的能量来源于宇宙中的正反物质的湮灭。 巨型脉冲星假说：认为类星体是巨型的脉冲星，磁力线的扭结造成能量的喷发。 近距离天体假说：认为类星体并非处于遥远的宇宙边缘，而是在银河系边缘高速向外运动的天体，其巨大的红移是由和地球相对运动的多普勒效应引起的。 超新星连环爆炸假说：认为在起初宇宙的恒星都是些大质量的短寿类型，所以超新星现象很常见，而在星系核部的恒星密度极大，所以在极小的空间内经常性地有超新星爆炸。 恒星碰撞爆炸：认为起初宇宙较小时代，星系核的密度极大，所以常发生恒星碰撞爆炸。[1] § 活动星系核模型 类星体 20世纪90年代中期，随着观测技术的提高，类星体的谜团开始逐渐被揭开。其中一个重要的成果是观测到了类星体的宿主星系，并且测出了它们的红移值。由于类星体的光芒过于明亮，掩盖了宿主星系相对暗淡的光线，所以宿主星系之前并没有引起人们的注意。直到在望远镜上安装了类似观测太阳大气用的日冕仪一样的仪器，遮挡住类星体明亮的光，才观测到了它们所处的宿主星系。 越来越多的证据显示，类星体实际是一类活动星系核(AGN)。而在同一时期，赛弗特星系和蝎虎BL天体也被证实为是活动星系核，一种试图统一射电星系、类星体、赛弗特星系和蝎虎BL天体的活动星系核模型逐渐受到普遍认可。[1] 这个模型认为，在星系的核心位置有一个超大质量黑洞，在黑洞的强大引力作用下，附近的尘埃、气体以及一部分恒星物质围绕在黑洞周围，形成了一个高速旋转的巨大的吸积盘。在吸积盘内侧靠近黑洞视界的地方，物质掉入黑洞里，伴随着巨大的能量辐射，形成了物质喷流。而强大的磁场又约束着这些物质喷流，使它们只能够沿着磁轴的方向，通常是与吸积盘平面相垂直的方向高速喷出。如果这些喷流刚好对着观察者，就观测到了类星体，如果观察者观测活动星系核的视角有所不同，活动星系核则分别表现为射电星系、赛弗特星系和蝎虎BL天体。这样一来，类星体的能量疑难初步得到解决。 类星体与一般的那些“平静”的星系核不同之处在于，类星体是年轻的、活跃的星系核。由类星体具有较大的红移值，距离很遥远这一事实可以推想，人们所看到的类星体实际上是它们许多年以前的样子，而类星体本身很可能是星系演化早期普遍经历的一个阶段。随着星系核心附近“燃料”逐渐耗尽，类星体将会演化成普通的旋涡星系和椭圆星系。[1] |
| 随便看 |
百科全书收录594082条中文百科知识，基本涵盖了大多数领域的百科知识，是一部内容开放、自由的电子版百科全书。