目前觀測到的最遙遠(yuǎn)類星體發(fā)出的光顯示了有關(guān)早期宇宙化學(xué)過程的細(xì)節(jié)。
鳳凰科技訊 北京時間3月19日消息，美國太空網(wǎng)報道，50年前當(dāng)科學(xué)家開始理解類星體——宇宙中最明亮的天體——的真正本質(zhì)時，天文學(xué)因此發(fā)生了徹底的改變。1963年3月16日荷蘭出生的天文學(xué)家馬丁·施密特（Maarten Schmidt）出版了對類星體距離的首次確定性測量，研究發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家困惑不已的名為3C273的天體距離地球25億光年遠(yuǎn)。這項令人驚嘆的發(fā)現(xiàn)顯示了3C273固有的光亮打破了天文學(xué)記錄，因?yàn)樗谌绱诉h(yuǎn)的距離卻仍顯得如此明亮。這個天體并非恒星，盡管它具有能夠發(fā)光的恒星特征。
隨后，天文學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)類星體其實(shí)是從星系核心處發(fā)光，當(dāng)核心處隱匿的超大質(zhì)量黑洞吞噬周圍大量氣體、塵埃和其它物質(zhì)時，它便閃耀發(fā)光。即便如此，有關(guān)類星體還存在很多未解之謎需要科學(xué)家去解決。為此，記者采訪了美國加州理工學(xué)院施密特教授：
加州理工大學(xué)的天文學(xué)家馬丁·施密特。
問：距離那項天文學(xué)重要發(fā)現(xiàn)已經(jīng)50年了，你現(xiàn)在的感受如何?
馬丁·施密特: 除了我已經(jīng)老了50歲（笑）？期間的確發(fā)生了很多不可思議的事，類星體的發(fā)現(xiàn)對天文學(xué)具有重大影響，因?yàn)樗鼘⒑诙吹拇嬖谝肓颂煳膶W(xué)。當(dāng)然也包括它們本身是異常明亮的天體，以至于在宇宙進(jìn)化的任何階段都能觀測到它的存在。
問：有關(guān)這一重要發(fā)現(xiàn)的記憶目前仍栩栩如生仿佛就在昨天？
馬丁·施密特: 的確如此。我當(dāng)時看到了3C273的光譜，很明顯它發(fā)射的是氫光譜，以及(氫原子光譜上的)巴耳末譜線，它大概移動了6個波長到紅色光譜（這表明它迅速遠(yuǎn)離觀測者，天體越遙遠(yuǎn)，后退速度越快）。因?yàn)樵撎祗w看起來像一顆恒星，因此這一觀測結(jié)果非常驚人，但事實(shí)表明它并非恒星，后者紅移非常小——大約只有0.2%，而觀測到的天體紅移有16%，比前者大80倍，因此我當(dāng)時觀測到的肯定不是普通的恒星。
隨后我利用宇宙學(xué)紅移來解釋它的存在，因?yàn)槲乙庾R到它異常明亮，這非常驚人，因?yàn)樗绕胀ǖ男窍?，甚至是最大的星系都還要明亮。簡而言之，我發(fā)現(xiàn)宇宙中某個天體比整個星系都要明亮，同時它看起來像一顆恒星。這真是令人難忘的經(jīng)歷。
問：就整個學(xué)術(shù)生涯而言，你如何評價那一時刻？
馬丁·施密特: 這是我整個研究生涯中最重要的發(fā)現(xiàn)。我進(jìn)行的很多其它研究都是長期工作，首先我在荷蘭研究星系結(jié)構(gòu)的21厘米波長線（放射波長），在20世紀(jì)50年代利用21厘米波長試圖揭開星系的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，然后又進(jìn)行了其它工作。有趣的是，雖然大多數(shù)其他研究都耗費(fèi)了好些年的時間，但所有的結(jié)論都在一個月內(nèi)產(chǎn)生，具體來說，是在某個下午。
問：類星體本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是如何影響天文學(xué)和我們對宇宙的理解？
馬丁·施密特:這其中涉及兩個方面。天體物理學(xué)非常重要，這主要是因?yàn)楹诙吹拇嬖?，而且很明顯黑洞在不斷積累物質(zhì)。當(dāng)你向黑洞“喂養(yǎng)”物質(zhì)，就會產(chǎn)生一個異常明亮的吸積盤，后者比整個星系更明亮，雖然這不可思議，但的確正是我們所觀測到的天體。雖然在此之前從未觀測到它，但這一發(fā)現(xiàn)非常重要。
另一方面便是當(dāng)你觀測統(tǒng)計數(shù)據(jù)時會發(fā)現(xiàn)，100億年前，類星體的數(shù)量大約是現(xiàn)在的100倍。而這一發(fā)現(xiàn)是基于【施密特的】數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，并發(fā)現(xiàn)了從量級、紅移以及其它方面來說完好定義的完整樣本。
在宇宙中仍存在少數(shù)類星體，但它們看起來即將死亡。這非常奇怪，同時研究它們也異常困難。你唯一能做的是展開整個光譜并細(xì)致研究它，獲得紅移數(shù)據(jù)以及放射氣體的情況。但這仍無法實(shí)現(xiàn)搜集所有精確細(xì)節(jié)信息，因此它也涉及一些理論研究——尤其是1969年英國劍橋大學(xué)唐納德·凌澄-貝爾(Donald Lynden-Bell)的研究——從而得出其中涉及黑洞以及從周圍環(huán)境吞噬物質(zhì)的理論。
問：類星體使得天文學(xué)家能夠回溯過去，對嗎？
馬丁·施密特: 的確如此。類星體如此明亮以至于你從很遠(yuǎn)的距離都能看到它們，而很遠(yuǎn)的距離需要光行駛很多年才能到達(dá)。因此借助類星體你可以追溯過去。你可以觀測很古老的天體，產(chǎn)生的紅移越大，它們存在的時間越久。這也是整個研究的一個重要方面，你可以記錄宇宙的進(jìn)化和內(nèi)容。1965年我就已經(jīng)提供了類星體在宇宙中是如何進(jìn)化的完整理論和結(jié)果，直到現(xiàn)在這些理論仍然有效。
問：該領(lǐng)域的現(xiàn)狀如何？半個世紀(jì)過去了我們對類星體的理解是否有了更多進(jìn)展？
馬丁·施密特: 在過去的50年間，對類星體的理解幾乎沒有大進(jìn)展。3月14日出版的期刊《自然》中就有一名天文學(xué)家批評這些年天文學(xué)的發(fā)展并沒有實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但它的確是個非常困難的問題，因?yàn)槟阒荒苡^測到一個點(diǎn)光源，你無法看到它的結(jié)構(gòu)因此無法細(xì)節(jié)研究它。
問：我們?nèi)绾尾拍芨玫睦斫獾降资鞘裁打?qū)動了類星體？我們是否需要更精良的儀器？我們是否需要更好的理論支持？
馬丁·施密特: 我們必須獲得有關(guān)宇宙最高的清晰度，也即描繪一張類星體的地圖。目前這并非不可能，因?yàn)樵诔蠡€射電天文學(xué)里，你擁有蔓延數(shù)公里長的干涉儀，并且有大量無線電天線同時研究同一類星體，你能夠獲得一張具有極高分辨率的地圖。你所觀測到的現(xiàn)象將非常有趣，因?yàn)樗械倪\(yùn)動都是向外的。
早在20世紀(jì)70年代中期，據(jù)稱這種運(yùn)動比光速還快，但之后研究發(fā)現(xiàn)它與觀測角度以及其它因素有關(guān)。這僅僅是個開始，正如很多偉大的研究一樣從小處開始，隨后研究類星體的發(fā)展，它們的結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)是如何變化的。
問：目前類星體需要解決的最大謎題是什么？
馬丁·施密特: 這很難說，但我認(rèn)為目前缺少的很可能是對類星體能量源的細(xì)節(jié)理解。當(dāng)我談到“細(xì)節(jié)”時，我必須承認(rèn)一定程度上的無知，我無法更進(jìn)一步解釋我目前所構(gòu)想的。這也是我的猜測，在一定程度上具有缺陷性。
問：你打算如何慶祝這50年紀(jì)念
馬丁·施密特: 加州理工學(xué)院將于9月9日和10日舉行國際座談會。
問：那你個人不要做什么特別的事慶祝嗎？馬丁·施密特: 應(yīng)該不會
