類星體是20世紀(jì)60年代射電天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)之一,。在發(fā)現(xiàn)之初,類星體是一種顯得很神奇的天體。
最早被發(fā)現(xiàn)的類星體,,分別是1960年發(fā)現(xiàn)的3C48(這是一種星表編號)和1962年發(fā)現(xiàn)的3C273。類星體看起來像一顆普通的恒星,,但是它的光譜很奇怪,,當(dāng)時(shí)的天文學(xué)家對常見天體的光譜都很熟悉了,但類星體光譜中出現(xiàn)的發(fā)射線,,卻無人認(rèn)識,。另外,從照相觀測看,,類星體貌似就是一顆普通的恒星,,但它的射電輻射太巨大,遠(yuǎn)超恒星,,且含有星系特征……種種跡象表明,,這種天體并不簡單。
1963年,,天文學(xué)家施密特用帕洛瑪山的5米望遠(yuǎn)鏡進(jìn)一步觀測了3C273,,準(zhǔn)確地測量了其光譜中發(fā)射線的位置。他用了6周時(shí)間思考這些發(fā)射線究竟是什么,,最后終于弄清楚了,,它們就是人們再熟悉不過的氫的巴爾末線系和電離氧線,只不過向紅端的方向位移了很多?。,。?
圖1. 類星體3C273的光譜(圖源:《基礎(chǔ)天文學(xué)》,,劉學(xué)富主編)
也就是說,,類星體的紅移很高;換句話說,,它們離我們很遠(yuǎn),,同時(shí)遠(yuǎn)離我們的速度很快。
在這么遠(yuǎn)的地方,,還能被我們比較容易的觀測到,,只能說明一個(gè)問題:它的光度(天體單位時(shí)間內(nèi)輻射出的總能量)超高!后來的觀測和研究表明,,光度低的類星體與普通星系差不多,,光度高的可以達(dá)到普通星系的上萬倍,!
但研究同時(shí)又發(fā)現(xiàn),類星體的尺度非常小,,一般只有幾光年,。
這是什么概念呢?用我們的銀河系來對比一下:銀河系直徑約10萬光年,,聚集了3000億顆恒星,,而一個(gè)大小只有幾光年的天體,發(fā)出的能量竟然比我們整個(gè)銀河系還要大得多,!
所以,,類星體的產(chǎn)能效率相當(dāng)高,遠(yuǎn)高于普通星系里主要靠恒星的核聚變產(chǎn)生能量的效率,。
那么,,類星體究竟是什么呢?
原來,,類星體是遙遠(yuǎn)的十分活躍的活動星系的亮核,。我們看到的類星體不是這種活動星系的全貌,而只是其核心特別亮的部分,。因?yàn)樘^遙遠(yuǎn),,核區(qū)以外的暗弱部分難以看到而已。1981年,,科學(xué)家拍到了3C48周圍的暗云及其光譜,紅移量與3C48一致,,后來被認(rèn)定為3C48所在的基底星系,。1990年代,哈勃空間望遠(yuǎn)鏡又拍到了3C273的基底星系,。
類星體為什么在這么小的空間里有這么高的產(chǎn)能效率,?目前的主流理論認(rèn)為,它是由核心的超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動的: 黑洞吸積周圍的物質(zhì),,同時(shí)向外發(fā)射出強(qiáng)烈的輻射,,這被稱為“黑洞發(fā)電機(jī)”模型。當(dāng)然,,目前對于類星體的研究仍然比較粗略,,還有大量的未知之謎等待我們揭開。
(本回答主要參考了劉學(xué)富老師主編的《基礎(chǔ)天文學(xué)》和蘇宜老師編著的《天文學(xué)新概論(第五版)》)
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