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商悦传媒   2019-05-01 22:51

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  当中介星系转动时,由于重力的作用,使其后方类星体的光度发生变化;理论上可从观测到的类星体光变时间及影像空间角度,去推算类星体距离,再去印证哈勃红移所推算之距离是否正确。可惜,在类星体与地球之间常有无数物质,造成引力的多重影响,而不易以此法测出,有待将来进一步的改良观测技术。

  类星体中吸收谱线所测得的Zabs与发射谱线的z值不同,一般是Zabs≦Z;如果发射线z值是代表类星体的位置(距离),则其吸收线之Zabs则是类星体和地球之间许多的星际间物质吸收所造成(如图一中L森林区,就是L线被不同距离物质吸收,所呈多重红移之结果)。当(Z-Zabs)/Z≧0.01,代表是类星体和地球之间许多星系外部的洞区所造成。

  此外,在高红移类星体吸收线中找到低红移星系(及类星体)之吸收线系统,而在低红移星系吸收线中找不到高红移类星体之吸收线,这可说明高红移星体的确是在低红移星系(类星体)的后面。

  另外,一种很像类星体的怪东西,在1929年被发现并定名为BL蝎虎座天体;它的特征就是几乎没有特征。光度变化不规则,只有连续光谱,测不到它的谱线(可能太弱了)。因此,它的距离也很难定出。它那属于非热性之连续光谱在可见光部份比类星体陡。已发现100个左右。

  到底类星体是个什么样的天体呢 ?它的外型像恒星,光谱像塞佛特星系,电波性质像电波星系?当前认定是,它是宇宙在大霹雳后,先形成的“星系”前身。但无疑的,它是一种非常活跃的天体;如果宇宙红移理论确实是对的,那类星体对于宇宙将扮演极重大的角色;它代表的是最远,最古老的宇宙。因此能从侧面映整个宇宙的演化。也由于它高度的亮及神秘的吸收线,更是研究宇宙中介物质(介于地球和宇宙边缘之间)的利器。

  在宇宙中超高速运行具有星系核的星系,当它追及到另一个具有星系核的星系时,如果两者的运行速度相近,就会相互吞噬,形成了一个更大的星系。倘若这两个星系的星系核相遇,就会相互绕转而形成一个质量更大的高速旋转的星系核。这个高速旋转的星系核就像一个巨大的发电机,从它的两极爆发出能量强大的粒子流向远方喷射。星系核的能量越大,喷射粒子流的流量也就越大,喷射得也就越遥远。类星体在喷射高能粒子流的时候,会消耗其自身的能量,然而,当它俘获了星团或者星系以后,就会增添能量。类星体在宇宙里超高速运行的过程中,吞噬了它所遇到的所有天体。类星体是宇宙中最明亮的天体。

  类星体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:

  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。

  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。

  超新星连环爆炸假说:认为在起初宇宙的恒星都是些大质量的短寿类型,所以超新星现象很常见,而在星系核部的恒星密度极大,所以在极小的空间内经常性地有超新星爆炸。

  越来越多的证据显示,类星体实际是一类活动星系核(AGN)。而普遍认可的一种活动星系核模型认为,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。如果这些喷流与观测者成一定角度,就能观测到类星体。

  正当星系红移问题闹得不可开交的时候,60年代又出现了类星体的红移现象,使问题变得越发复杂了。根据对类星体物理性质的研究。可以肯定,类星体是河外天体。属于星系这一层次。既然如此.它们的红移是不是也像正常星系那样可以解释为退行并满足哈勃定律呢?要直接验证这一点是困难的,因为至今还没法求出类星体的距离。对类星体进行统计,结果发现在红移-视星等图上,它们的分布毫无规律,这到底是什么原因呢?

  大多数天文学家坚持认为:类星体的红移是宇宙红移,即红移反映了退行,而且红移和距离之间存在着哈勃关系。证据是类星体的物理性质与某些活动星系很类似,而活动星系已被证明是满足哈勃定律的。另外,已发现几个类星体分别很靠近某个基系团或就在星系团内,而且类星体与星系团的红移近似相等。还发现某些类星体很靠近一些星系,而类星体和星系的红移也大致相同。他们认为,类星体在红移-视星等图上之所以弥散,是由于类基体的绝对星等弥散太大,而不是因为哈勃定律不成立。

  少数天文学家认为类星体红移不是宇宙学的。对某些类星体和亮星系进行抽样统计研究,发现有些互相成协(即联在一起)的星系或成协的星系和类星体彼此之间的红移量完全不同或相差很大。另外发现有些类星体的光谱中,其吸收线的红移量与发射线的红移量互不相同,而且不同的吸收线还有各不相同的红移量,即多重红移。而成协天体的不同红移和同一天体的多重红移,都是用多普勒效应无法解释的,必须寻找新的红移机制。已提出的除了上面讲到的引力红移、光子老化、物理常数变化等红移机制外,还有一种所谓的“横向多普勒效应”。类星体的巨大红移可能说明它的横向速度很大。

  上述这些观点,有的仅仅是假说,有的虽有理论根据,但并不能很好地解释类星体的红移.持非宇宙学红移观点的人认为,类星体的红移是对现代物理学的挑战。

  对星系普遍存在的谱线红移的观测和研究.有力地推动了以整个可观测宇宙的结构、起源和演化为课题的现代宇宙学的迅速发展。星系红移的一旦被揭开,人类对宇宙的认识必将有一个更大的飞跃。

  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

  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。

  现在科学界已经达成共识,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特大质量黑洞,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。 [6]

  北京大学日前宣布,该校物理学院天文学系教授吴学兵领导的团队发现了一颗距离人类128亿光年的超亮类星体。它的发光强度是太阳的430万亿倍、中心黑洞质量约为120亿太阳质量,是宇宙中目前已知最亮、中心黑洞质量最大的类星体。这一宇宙早期的超级“怪物”是中国学者利用云南丽江的2.4米望远镜首先发现的,它也是世界上用2米级别的望远镜发现的红移6以上的宇宙早期类星体。所发现的红移6.3类星体SDSS J0100+2802是所有高红移类星体中光度和黑洞质量最大的。

  著名天文学家、中国科学院院士陈建生评价这一发现时称:“中国天文学家能够用国内2米级小望远镜发现国际上通常需要10米级望远镜才能发现的天体,说明我国天文学家富有创新思想。” [8]

  《自然》杂志还特地为此文作了题为《井喷式快速成长的年轻黑洞》(Young black hole had monstrous growth spurt)的新闻发布,并邀请德国马普天文研究所

  的布拉姆维尼曼博士(Bram Venemans)在同期杂志的“新闻与评述”栏目中专门撰写题为《年轻宇宙里的巨兽》(A giant in the young Universe)的文章,评述了这一发现。

  短短几天,国外新闻媒体,包括有线新闻网(CNN)、路透社、华盛顿邮报、时代周刊、美国全国广播公司(NBC)、美国国家地理、发现频道、科学美国人等,以及国内新闻媒体,如中央电视台、新华社、人民日报、光明日报、中国日报、中国科学报等,纷纷将这一发现作为重要新闻进行了报道。北京大学还为此专门召开了新闻专题发布会,有20多家国内主要媒体的记者参加。

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