类星体超光速运动现象之谜:只是视超光速

类星体,又称为似星体、魁霎或类星射电源,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” 。
类星体超光速运动现象之谜:只是视超光速
最远的类星体(图片来源:M. Kornmesser, ESO)
这是一张艺术想象图,模拟天文学家最近发现的距离地球已知最遥远的类星体ULAS J1120 0641 。这其实是一个质量相当于20亿倍太阳质量的巨型黑洞正不断发射出强烈的辐射 。有关这一类星体目标发现的消息被发表在一篇刊登于《自然》杂志上的论文中 。
【类星体超光速运动现象之谜:只是视超光速】类星体是一类极其明亮但也及其遥远的特殊星系,据信它们的核心位置存在超大质量黑洞,并且正不管吞噬周遭的物质 。由于其遥远的距离,光线需要很长的时间才能抵达地球 , 从而被地球上的人们观测到 。事实上,根据欧洲南方天文台的科学家们计算,这一类星体所处的时代距离宇宙诞生仅有7.7亿年 。一般认为宇宙起源于一次大爆炸,该事件发生于137亿年前 。
    类星体的发现
    1960年,美国天文学家艾伦·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(3C 48)的光学对应体 。他发现3C 48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年荷兰裔美国天文学家马丁·施密特发现在3C 273的光谱中具有与3C 48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 。
    由于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 , 至今发现的最远的类星体为ULAS J1120 0641,其红移达到7.1 。根据哈勃定律 , 它们的距离远在几亿到上百亿光年之外 。
 
    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?
    类星体能量之谜
    在类星体发现后的二十余年时间里 , 人们众说纷?。?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: