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什么是类星体?

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什么是类星体?


        

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    2007-03-17 00:54:37
  •   类星体又叫类星射电源。类星体的发现与脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子一道并称为1960年代天文学“四大发现”。 
    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。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。
      如果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 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。 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=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。 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,远远小于一般的星系的尺度。
       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? 进一步的研究 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: 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。 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(QSO1254-06)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。 活动星系核模型 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。 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,我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。 最近的研究进展 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。 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。
       。

    黑***

    2007-03-17 00:54:37

  • 2007-03-16 19:23:45
  •   类星体是一种新型的银河系以外的大体,它们的发现被誉为20世纪60年代天文学的四大发现之一。迄今为止,已发现了数千个类星体。 
    发现简史 
    20世纪50年代,天文学家用射电望远镜进行观测时,发现宇宙中存在着大量的射电源,即发出很强的无线电波的天体。
      但是,用光学望远镜观测时,有不少射电源却找不到相对应的光学可见天体。1960年,美国天文学家马修斯和桑德奇利用口径5米的巨型望远镜,发现一个编号为"3C48"的射电源对应于一颗16等的暗星,其紫外辐射很强,光谱中有一些"莫名其妙"的发射线。两年后,在澳大利亚有人发现另一射电源"3C273"也对应于一颗暗星。
      1963年,旅美荷兰天文学家施密特拍摄了这颗恒星状天体的光谱,发现其中有4条谱线相互之间的关系很像是氢元素光谱中的4条谱线。这一发现启发了马修斯等人,他们重新研究了"3C48"的光谱,证实那些"莫名其妙"的谱线原来也都是由熟悉的元素产生的,只是这一天体具有0。
      367的红移量。人们经过分析研究,判定它们不是银河系内的恒星,而是河外天体。 对于这种类似恒星而并非恒星的大体,人们称它们为"类星射电源"。以后,通过光学观测又发现了一些在照相底片上具有类似恒星的点状像,在它们的光谱中,发射线也有很大红移,但不发出射电波,称之为"蓝星体"。
      蓝星体与类星射电源统称为"类星体"。类星体的发现进一步证明了宇宙间物质的多样性,为研究银河系外天体的形成和演化规律提供了新的观测对象。根据它们在照相底片上呈现出类似恒星的点光源像,天文学家推算其尺度大小不到1光年,或只及银河系大小的万分之一,甚至更小。
       物理特征与能源之迷 类星体的显著特点是具有很大的红移,即它以飞快的速度在远离我们而去。类星体距离我们很遥远,大约在几十亿光年以外,甚至更远,但看上去光学亮度却不弱,可见光区的辐射功率是普通星系的成百上千倍,而射电辐射功率竞比普通星系大上100万倍,实在是令人难以置信。
       一部分天文学家认为,类星体可能并不位于由其红移值推算出的遥远距离处,而是在银河系附近。还有的人怀疑它的红移是否满足业己确立多年的哈勃定律。总而言之,对类星体的研究已构成了对近代物理学的挑战,而问题的解决,有可能使我们对自然规律的认识向前跨一大步。
       。

    y***

    2007-03-16 19:23:45

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