类星体的发现过程是怎么样的

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  类星体是一种新型的银河系以外的天体,也是很多天文爱好者关注的天体。下面是5068网小编为你精心推荐的类星体形成的原因,希望对您有所帮助。

  类星体形成的科学原理

  对于类星体的形成天文学家认为。浩瀚的宇宙中存在很多超高速运行的具有星核的星系,当它与另一个具有星系核的星系时相遇时,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。当两个星系的星系核相邻,就会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会像一个巨大的发电机一样,从它的两极爆发出能量强大的粒子流向远方喷射。形成一个小型的类星体,这种小型类星体的星系核的能量越大,喷射粒子流的流量也就越大,喷射的距离也就越遥远。当然类星体在喷射高能粒子流的时候,也会消耗其自身的能量,但是,当它与其他的具有星核的星系和其它星团相遇以后,就会增添能量。在宇宙无限的空间中不断吞噬它所遇到的所有天体,慢慢的它就变成宇宙中最明亮,能量最大的天体。

  在人类发现类星体的20余年时间里,天文学家陆续提出了各种模型,试图解释类星体的能源疑难。主要有以下的几种代表性学说:

  黑洞假说:有人认为类星体的中心是一个巨大的黑洞,黑洞拥有巨大的吸力,所有它不断地吞噬周围的物质,并且释放出巨大的能量。

  白洞假说:白洞与黑洞一样,白洞同样是一种广义相对论所预言的一类天体。但是却与黑洞的不断吞噬物质相反,白洞可以源源不断的辐射出能量和物质。

  反物质假说:有个天文学家则认为类星体的主要能量来源于宇宙中的正反物质的湮灭。

  巨型脉冲星假说:认为类星体是一种巨型的脉冲星,主要因为磁力线的扭结而造成能量的喷发。

  近距离天体假说:认为类星体并不是处在遥远的宇宙边缘,而是在银河系边上的高速向外运动的一种天体,其中巨大的红移则是由和地球相对运动的多普勒效应而引起的。

  超新星连环爆炸假说:认为最初的宇宙,所有的恒星都是些大质量的短寿恒星类型,所以超新星现象很常见,然后星系核部的恒星密度确实极大的,所以在极小的空间内经常性地有超新星爆炸,从而导致类星体能量巨大。

  恒星碰撞爆炸:认为原始宇宙小时代,星系核的密度很大,所以常发生恒星碰撞爆炸。形成很多具有星系核的小行星,经过无数岁月形成了如今观测到的类星体。

  活动星系核说:认为类星体是一种光度极高、距离极远的奇异天体。而这种奇异天体---类星体是一类活动星系核(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,这个黑洞就像一个巨大的吸盘,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。

  类星体挑战物理的原理

  大多数巨大星系中心都寄居着超大质量黑洞,我们银河系中心也有一颗占主导地位的黑洞。在宇宙的深处,还有一类由黑洞驱动的天体——类星体(quasars),当它们吞噬气体物质的时候会发出明亮的光芒,使其所在的星系相形见绌。通常来讲,类星体由活跃状态过度到休眠状态需要很长的时间,远远超过人类的寿命。

  类星体的可见光来自于围绕黑洞的炽热吸积盘(accretion disk),在这里气体物质被吸积盘加热并电离发出可见光。

  这些可见光的亮度可以发生快速变化,但总体的波形不会变化太快。一些谱线很宽(波长分布在很宽的范围),一些谱线较窄。通常来讲,宽的谱线和窄的谱线的轮廓不会发生变化。在2010年的时候,通过斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)发现了这个非常经典的类星体:颜色偏蓝,并且有很宽的发射线。然而,在2010年第二次测量的时候,它的谱线却发生了变化。其中一个叫“氢-β”的发射线完全消失不见了,另一个叫做“氢-α”的谱线也变得非常微弱。

  抛开谱线不谈,这个物体的亮度已经变为原来的十分之一!因此,之前曾经一度被认为是类星体的它,现在却越看越像一个普通星系了。那么问题来了,是什么造成了如此迅速的变化?

  一种最简单的解释是,一大片尘埃气体云遮挡住了我们的视线,使类星体的吸积盘和围绕它运行的气体变得暗淡。如果真是这样的话,那么就要求多个方向的光线都要被阻挡。拿太阳系做例子,即使太阳落山之后,它仍旧能够照亮月球以及其它行星,因为它们面向太阳的方位不一样。在这个类星体情形中,就好比有一个物体挡住了太阳所有照向行星的光线。天文学家经过建立模型后发现,没有单个气体云可以做到观测到的景象。

  类星体的发现过程

  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,发现一个称为“3C48”的射电源对应一颗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天体,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,天文学家推算其星体大小不到1光年,或只及银河系大小的万分之一,甚至更小。

  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,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,而射电辐射功率竟比普通星系大上100万倍。


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