老王開說今天10:58
直到20世紀(jì)60年代，當(dāng)射電天文學(xué)取得突破進(jìn)展的時(shí)候，天文學(xué)家才意識到這些河外天體正在發(fā)射大量的無線電能量。通過等待已知的無線電源通過月球，可以將光學(xué)和無線電數(shù)據(jù)結(jié)合起來，為天文學(xué)家提供天空中類星體的精確位置。而這一重要發(fā)現(xiàn)被研究人員命名為類星體，是“準(zhǔn)恒星無線電源”的縮寫，也是一種銀河系外能量巨大的遙遠(yuǎn)天體。其中心是千萬倍太陽質(zhì)量以上的超大質(zhì)量黑洞，猛烈地吞噬著周圍的物質(zhì)，具有很大的紅移是它最顯著的特點(diǎn)。在照相底片上，類星體具有類似恒星的像，極少數(shù)類星體有微弱的星云狀包和噴流狀結(jié)構(gòu)。在它的光譜中，有許多強(qiáng)而寬的發(fā)射線會(huì)發(fā)出很強(qiáng)的紫外輻射，而射電源則會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的非熱射電輻射，有些類星體還會(huì)發(fā)出X射線輻射。類星體一般都有光變，時(shí)標(biāo)為幾年，科學(xué)家們可以從光變時(shí)標(biāo)估算出類星體發(fā)出光學(xué)輻射的區(qū)域的大小。
我們普遍認(rèn)為，類星體的發(fā)射線產(chǎn)生于一個(gè)氣體包層，其產(chǎn)生過程與一般的氣體星云類似，在氣體包層中存在著猛烈的湍流運(yùn)動(dòng)，而在其吸收線的區(qū)域里，湍流運(yùn)動(dòng)的速度則相對很小。在銀河系的早期生命中，早已有 2000多種已知的類星體存在，且大多數(shù)類星體已被發(fā)現(xiàn)數(shù)十億光年，因?yàn)樗穆眯兄恍枰芏痰臅r(shí)間，所以研究太空中的物體就像一個(gè)時(shí)間機(jī)器一樣，在數(shù)十億年前，我們看到光線離開時(shí)的物體。簡而言之，當(dāng)科學(xué)家們看得越遠(yuǎn)，他們就可以了解到更遠(yuǎn)的時(shí)間。像銀河系這樣的星系，也可能曾經(jīng)有過一個(gè)長期沉默的類星體，了解更多關(guān)于這個(gè)類似于每年生產(chǎn)10000顆恒星的類星體，便可以向科學(xué)家們傳授更多關(guān)于這個(gè)遙遠(yuǎn)而又關(guān)鍵的歷史時(shí)期，當(dāng)?shù)谝慌阈呛托窍迭c(diǎn)燃、并將宇宙塑造成我們今天所知的樣子。類星體是一類被稱為活動(dòng)星系核（AGN）的物體的一部分，關(guān)于類星體的研究一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兣c超大質(zhì)量黑洞難以測量的質(zhì)量有關(guān)。
通常情況下，類星體往往意味著該星系中恒星形成的結(jié)束，但是，當(dāng)其不再有天然氣體供應(yīng)之后，其中部分星系誕生恒星的時(shí)間會(huì)比大家所預(yù)期的時(shí)間更長。當(dāng)位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞落入物質(zhì)的時(shí)候，便會(huì)導(dǎo)致類星體的形成，與此同時(shí)，磁盤本身還會(huì)損失大量的電磁能量，黑洞也因此看上去比銀河系還要明亮閃耀。氣體周圍的磁場隨著催化氣體接近光速的速度而變得扭曲，此時(shí)的材料射流甚至?xí)┻^這扭曲的場線，在放置額外氣體落到上面的同時(shí)，扼殺該星系的氣體供應(yīng)來源。這也是為什么，天文科學(xué)家們的前提不是恒星形成，而是類星體標(biāo)志著星系的老化。
科學(xué)家們研究的星系很多，其中有一些和銀河系很類似，都具有明顯的旋臂；當(dāng)然，其中也存在非常緊湊的類型，甚至還有一些出現(xiàn)了與另一個(gè)星系合并的情況，但它們都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是依然保持著讓我們意想不到的氣體供應(yīng)。這些處于過渡階段的星系的確是非常罕見的，科學(xué)家們往往在其形成之前就已經(jīng)捕獲了它們，而這樣的階段大約會(huì)持續(xù)1000萬年左右，這個(gè)看似很長的時(shí)間在宇宙的生命周期中，卻不過是眨眼之間很難抓住的東西。研究人員通過科學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析得出，在具有增生超大質(zhì)量黑洞的星系中，大約有10%的星系都保持著氣體供應(yīng)，并且還能制造出新的恒星。我們還需要嘗試確定是否只有某些類型的星系在其生命的最后階段保留氣體供應(yīng)，又或者這樣的現(xiàn)象是否發(fā)生在所有星系中。
有些類星體非常明亮，哪怕是120億光年的距離，可以在看到它們。類星體是強(qiáng)烈的X射線源和可見光源，也是迄今發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)大的X射線源。類星體的力量取決于其中心超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量，以及它吞噬物質(zhì)的速度。在它們的中心，幾乎所有的星系、包括我們自己的星系，都被認(rèn)為包含超大質(zhì)量黑洞。類星體代表的是一種極端情況，受到大量氣體迅速涌入黑洞的影響，其能量輸出比星系本身大一千倍左右。而那些具有稍微不活躍的超大質(zhì)量黑洞的星系，被稱為活動(dòng)星系，其黑洞則被稱為“活動(dòng)星系核”或AGN。
我們的銀河系和相鄰的仙女座星系是正常星系的例子，超大質(zhì)量黑洞的氣體很少被捕獲。來自類星體和AGN的X射線，是在墜落物質(zhì)被加熱到數(shù)百萬度的溫度時(shí)產(chǎn)生的，因?yàn)樗虺筚|(zhì)量黑洞旋轉(zhuǎn)。然而，并不是引力漩渦中的所有物質(zhì)都注定要落入黑洞，在許多類星體和AGN中，部分氣體會(huì)以熱風(fēng)的形式逸出，以高達(dá)十分之一光速的速度從盤中吹走。其中更為引人注目的是高能噴氣機(jī)，科學(xué)家們通過無線電和X射線觀測結(jié)果顯示，它們遠(yuǎn)離一些超大質(zhì)量黑洞。這些噴氣式飛機(jī)以近乎光速的速度移動(dòng)，從光束射出銀河系，行進(jìn)數(shù)十萬光年。
我們自己的星系群大約有一百億年的歷史，在某些情況下，我們從最遙遠(yuǎn)的類星體觀察到的光子與我們銀河系的年齡相當(dāng)！通過無線電和X射線觀測，像我們自己的星系中心，也很明顯現(xiàn)地存在著尚未解釋的能量反應(yīng)。有些星系被稱為活動(dòng)星系，雖然它們離得更遠(yuǎn)，但它們的核輻射比我們自己星系的輻射還要多。科學(xué)家們認(rèn)為類星體的“核”非常明亮，以至于隱藏了相對暗淡的周圍星系。星系和活動(dòng)星系的“核活動(dòng)”與類星體中發(fā)生的活動(dòng)，往往具有相似的特征，因?yàn)樗菀子^察，這有助于驗(yàn)證解釋類星體如何工作的理論。
那么，類星體釋放大量能量背后的引擎是什么？3C273射流提供了線索，這是一種射電，光學(xué)和X射線探測器，可以在十萬光年內(nèi)進(jìn)入太空，這種模式指向旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量物體。根據(jù)理論，來自周圍星系的物質(zhì)圍繞著這個(gè)物體在所謂的吸積盤中運(yùn)行，每當(dāng)來自盤中的物質(zhì)被重力拉到中心時(shí)，產(chǎn)生的電磁力就會(huì)產(chǎn)生一束高能粒子，這些粒子在無線電、光學(xué)和X射線能量下被觀察為射流。任何具有足夠質(zhì)量以產(chǎn)生這些能量射流的物體，由于其自身的引力肯定會(huì)發(fā)生自行坍塌。此外，類星體和活動(dòng)星系的核心都看到了巨大而黑暗的物體。事實(shí)上，理論中唯一符合這些標(biāo)準(zhǔn)的物體是一個(gè)黑洞，一個(gè)如此巨大的物體，甚至光都不會(huì)逃脫它的引力！
射電天文學(xué)家使用數(shù)字系統(tǒng)來命名天空中的物體，而3C273就在第3個(gè)劍橋目錄中被命名為第273個(gè)無線電源，3C273和3C48都是第一批次被確定的類星體，它們具有與以往任何研究不同的奇異光譜。在1963年，天文學(xué)家Maarten Schmidt（3C273）、Jesse Greenstein，以及Thomas Matthews（3C48）注意到，如果光譜只是一個(gè)非常大的紅移，那么光譜就有特殊意義了 。換句話說，3C273正在以令人難以置信的速度（光速的十分之一）離開我們。了解有關(guān)3c273和其他類星體的更多信息，有助于更多地了解我們宇宙的歷史，大規(guī)模結(jié)構(gòu)和未來。
