类星体的探索

类星体的探索

类星体的发现

1960年，美国天文学家桑德奇用一台5米口径的光学望远镜找到了剑桥射电源第三星表上第48号天体(3C48)的光学对应体。他发现3C48的光谱中，在一个奇怪的位置上有一些又宽又亮的发射线。

类星体合成图片

1963年美国天文学家马丁·施密特发现在3C273的光谱中具有与3C48类似的现象，通过仔细研究，他发现这些发射线实际上是人们早已熟知的氢的发射线，只不过朝着红光的方向移动了相当长的一段距离，也就是说它们具有非常大的红移。

由于在光学望远镜中观察，类星体与普通的恒星看上去似乎没有区别，因此得名类星体(Quasi Stellar Object，或者quasar)。

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13时35分，赤纬+33度，于是命名为QSO01335+33。

类星体的特征

绝大多数类星体都有非常大的红移值(用Z表示)。类星体3C273(QSO1227+02)的Z等于0.158，远远超过了一般恒星的红移值。有不少类星体的红移值超过了1，有的甚至达到4以上。根据哈勃定律，它们的距离远在几亿到几十亿光年之外。

类星体特征

观测发现，有的类星体在几天到几周之内，光度就有显著变化。因为辐射在星体内部的传播速度不可能快于光速，因此可以判定这些类星体的大小最多只有几“光日”到几“光周”，大的也不过几光年，远远小于一般星系的尺度。

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类星体特征

类星体最初是在射电波段发现的，然而它在光学波段、紫外波段、X射线波段都有很强的辐射。射电波段的辐射只是很小的一部分。

根据以上事实可以想到，既然类星体距离我们如此遥远，而亮度看上去又与银河系里普通的恒星差别不大(例如3C273的星等为13等)，那么它们一定具有相当大的辐射功率。计算表明，类星体的辐射功率远远超过了普通星系，有的竟达到银河系辐射总功率的数万倍。而它们的大小又远比星系小，这就提出了能量疑难，也就是说:类星体如此巨大的能量从何而来?它们的能量机制是什么?

进一步研究

在类星体发现后的20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。

(2)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，白洞源源不断地辐射出能量和物质。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)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。

(7)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。

对类星体的进一步观测发现了一些新的现象，例如光谱中不同元素的谱线红移值并不相同，发射线和吸收线的红移值也不尽相同。

在一些类星体中发现了超光速运动的现象。例如1972年，美国天文学家发现类星体3C120的膨胀速度达到了4倍光速。还有人发现类星体3C273中两团物质的分离速度达到了9倍光速。

而类星体3C279内物质的运动速度达到光速的19倍。人们起初认为这对相对论提出了巨大的挑战。最近的研究表明，这些超光速运动现象只是“视超光速”想象，起因于类星体发出的与观测者视线方向夹角很小的亚光速喷流，实际上并没有超过光速。