类星体研究

【【一】】

类星体的发现以及命名

20世纪六十年代，天文学家在茫茫星海中发现了一种奇特的天体，从照片看来如恒星但肯定不是恒星，光谱似行星状星云但又不是星云，发出的射电(即无线电波)如星系又不是星系，因此称它为“类星体”。类星体的发现，与宇宙微波背景辐射、脉冲星、星际分子并列为20世纪60年代天文学四大发现。

类星体的特点

类星体的显着特点是具有很大的红移，表示它正以飞快的速度在远离我们而去。类星体离我们很远，大约在几十亿光年以外，可能是目前所发现最遥远的天体，天文学家能看到类星体，是因为它们以光、无线电波或x射线的形式发射出巨大的能量。

类星体的总结

类星体是宇宙中最明亮的天体，它比正常星系亮1000倍。对能量如此大的物体，类星体却不可思议地小。与直径大约为10万光年的星系相比，类星体的直径大约为1 光天(light-day)。一般天文学家相信有可能是物质被牵引到星系中心的超大质量黑洞中，因而释放大量能量(喷发激烈射线)所致。这些遥远的类星体被认为是在早期星系尚未演化至较稳定的阶段时，当物质被导入主星系中心的黑洞增潻“燃料”而被“点亮”。

由于类星体是一个难解的天体，它奇特的现象如红移之谜，超光速的移动，它的能量来自哪里？再再挑战人类的即有物理观念，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。

【缘起】

从1960年起，人们对剑桥第三电波星表中（3C）一些不知意义、模糊的无线电波源，陆陆续续有下列的发现：

它们的光学体很小（光学直径<1"），和恒星很难区别：

从帕罗马天文台5m望远镜所拍照片中显示,它和恒星一样，都只是一个光点。

它们有极亮(非比寻常的亮)的表面：

在可见光及无线电波波段都此特性。

它们的光谱是连续光谱及强烈的发射谱线：

在1962/63年，由M.Schmidt 测出这和那些已知的电波星系光谱相同。

事实上，测得的类星体的光谱主要有三部分：

由同步辐射造成的非热性连续光谱；

吸积作用造成极明亮的发射谱线；

星际介质造成的吸收谱线。

它们的光谱呈现巨大的红位移量（位移指数Z=△λ/λ）。

因此由哈勃定律推论，它们是极远的蓝色星系，可见光绝对亮度超过一般正常星

系的100倍，而电波强度和CygA星系相当。

到此阶段的探查，我们将之冠上类星体Quasar之名（或谓类星电波源Quasistellar Radio Source）。

【定名】

1965年 A.Sandage 发现许多类星体，它们的光学性质和类星电波源相同；都

有紧密的结构，极亮的表面及蓝的颜色；但它们却没有辐射无线电波（或是太弱了，而没被测到），因此我们可将它们分为两类：

类星电波源QSR's：能用光学及电波段测出，这类比较少，占目前类星体总数的1/20。

类星体QSO's（或称电波宁静类星体）：电波较弱，只能以光学测出。

今日，我们相信它们代表的是同一种天体，只不过有的电波辐射强度不同；科学家相信，具有强烈电波辐射的类星体可能是类星体「一生」中处于短暂的「发高烧」阶段的产物。因此，称之为类星电波源（quasars）或类星体（quasistellar objects）

都可以；有必要时，再注意它有没有辐射电波即可。

目前，在可见光及电波波段的天空搜寻中，数千个类星体已被发现；例如

M.P. Veron-Cetty 及P.Veron（1989）作的星表目录中有4,170个类星体，A.Hewit t和G.Burbidge（1987）所出星表中3,570个附有红移资料的类星体。

【历史纪录】

最近的类星体－3C273（M.Schmidt所发现）：

视星等mv=12.8（其余的比16等还暗），红移z=0.158（相当距离950Mpc.约

等于31亿光年远）。

最亮的类星体－S50014+81：

绝对星等Mv=-33等（mv=16.5）；z值为3.14。

最大红移指数（相当于最远）的类星体－PKS2000-300：

mv=19，z=3.78（记录已被取代，并不断刷新中！）。

不过在1986年后，发现越来越多更大红移的类星体，其中约有30个z值超过4

的；最近的报告（1990年）指出，PC1247+3406的z值为4.90。值得一提的是，

类星体的数目似乎以Z=2左右为分界；红移小于2的随着z值增大，数目也越多，

而红移大于2的，分布趋势则相反，z值越大的类星体数目越小。

最早发现类星体巨大红移现象的，是M.Schmidt 在分析3c 273光谱时顿悟的；

他感觉那些强烈的发射谱线相对排列顺序与氢原子光谱的几条谱线很相似；不同的只

是整个光谱都向红端（长波）移动了一大截。

类星体的红移量是如此的巨大，我们不能只是以简单的哈勃定律（距离d 与z值成正比）来决定它的距离；而必须以广义相对论为基础的宇宙模式来解释它。

【与星系的关系】

类星体的绝对星等Mv在-25-- -33等之间（由哈勃常数Ho=50km/s·Mpc推算），这可推论出其光度在1012--1014L⊙之间（约4*1038--1041W），这代表类星体是宇宙最亮的天体；它们是遥远活跃星系的极亮核及塞佛特星系、N星系及电波星系强烈活动的延续。这些的星系的轮廓

只有在最近的类星体3C273的光学影像中被辨认出，呈现模糊、扩张、云雾状的斑点；通常星系被比它亮很多的核的光芒所掩过，而呈现类星体的现象。只有到最近，以极灵敏的CCD侦测器及现代影像扩大技术，这才比较有可能测出那些z≦0.5的类星体及和它有关的星系（因z值越小之类星体距离越近，与其有关之母星系才不至于太暗）。减去类星体光度後的星系绝对星等在-21--