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第7章 类星体

类星体是人们在寻找射电源的光学对映体中发现的。此后,它立即引起了天文界的重视。

类星体是在1960年开始被发现的。在那以前,射电天文工作者已发现了空中几百颗射电源,但是这些“源”究竟是什么天体,需要进一步去找出源的光学对映体。美国天文学家桑迪奇等在1960年利用当时世界上最大的5米望远镜去搜索,发现了射电源3C48的位置上是一颗亮度为16等的蓝星。但这颗星的光谱中有发射线,奇怪的是谁也认不出这是什么元素的发射线。不久,又有人发现了3C273对应于一颗亮度为12.5等的星,但这颗星的光谱线也认不出来。一直到1963年,美国天文学家施密特大胆地设想,如果将氢元素的谱线从正常位置向红端移一大段距离(称“红移”),那么这个问题就可迎刃而解了。

施密特得出3C273的红移量是0.158。有人算出3C48的红移量为0.367。在计算谱线红移后,这些对映体的光谱就可认识了。

谱线红移,对于天文学家并不陌生。一般恒星的谱线红移只有千分之几。在光谱上看来只是使谱线稍有移动,不至于移动得面目全非。但是,这些天体红移太大了,所以它们看起来像恒星一样,但毕竟不是恒星,因而称之为类星射电源或类星体。

至今人们已发现了两三千颗类星体,其中有1000多颗为我国天文学家何香涛教授所发现,这使我国在类星体的发现上居世界先进行列。这些类星体的特点可以概括为下:

(1)有类似恒星的像,极少数有微弱的星云状包层,还有的有喷流。

(2)光谱中有又强又宽的发射谱线。

(3)光谱线具有很大的红移量,是已知所有天体中最大的,多数Z≥1。目前观测到的最大红移量Z已超过4,此时的退行速度已达光速的90%以上。

(4)有很强的紫外线辐射,所以多数类星体的颜色都显得很蓝。

(5)一般有光度变化,光变周期时标从几小时到几十年。

(6)不少类星体是强射电源,部分是强X射线源(比如3C273X射线辐射光度达到1039瓦)。

当然,还有其他一些特点,但不是很重要。

从光变周期来分析,类星体应是比较小的。大小只有几光年至几光时(相当于普通星系的十几万分之一,以至百万分之一)。但它的光度却无与伦比,在这么小的范围内可发出比银河系还要高出上万倍的辐射能量,不能不令人感到惊奇。

从红移量可以推算出类星体的距离。在接近光速的条件下,要考虑相对论效应。3C48与3C273两个天体的距离为28亿光年和65亿光年。而有的类星体已经达到100多亿光年,接近于“观测的宇宙”的边缘了。在那么遥远的地方,它能被人们观测到,也说明它的辐射能量是极其巨大的。

但是,类星体的大能量又是从何而来的?或许类星体并不那么远(红移不用多普勒效应来表示),那它的大能量就能得到部分的解释。有的人认为,类星体是活动的星系核。核中有无数的超新星在不断地爆炸着,因而产生出巨大的能量。还有人认为,星系核中有巨大质量的黑洞(质量为太阳的107~109倍),是黑洞的吸积作用产生出高能量的。可是这大黑洞本身又是从何而来的?还有其他的解释,都不能令人满意,所以类星体的能源仍然是个谜。

类星体是最遥远的星系,那就暗示着它可能是最早期的星系,在它辐射的能量衰退到一定程度时,就演化为塞佛特星系。而塞佛特星系衰老了,就变成较为平和的活动星系(如射电星系),最后变为普通星系(如银河系)。但演化的途径也是很复杂的。类星体可能并不全部演化为今天的普通星系,而有的星系也许不是从类星体演化来的。但也许可以说,一部分星系是从类星体演化来的。

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