类星体的演变和形成

　　类星体是类似恒星天体的简称，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20世纪60年代天文学“四大发现”。长期以来，它总是让天文学家感到困惑不解。以下是小编为你整理的类星体的演变和形成，希望能帮到你。

　　类星体发现历程

　　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。之后，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：

　　①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。

　　②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有此特性。

　　④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。

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

　　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，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，使得谱线不易证认。循着红移这条线索，再去分析3C 48的光谱，得出它的红移量还要更大。

　　设想红移产生于宇宙空间膨胀效应，那么3C 273和3C 48都有很大的退行速度，分别达光速的1/6和1/3。对于这种在光学照片上的形态像恒星，但是其本质又迥然不同的天体，天文学家把它们命名为类星射电源。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。

　　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(或许太微弱，而没被探测到)。它们的形态也很像恒星，而且也有很大的红移，但是没有射电辐射，被称为射电宁静类星体。

　　因此可将它们分为两类：

　　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。

　　类星体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。

　　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。

　　2011年11月8日，借助哈勃空间望远镜，天文学家们首次拍摄到围绕遥远黑洞存在的盘状构造。

　　2013年1月自斯隆数字巡天项目的数据，一个国际天文学家小组发现一个创纪录的类星体集群结构，其延伸超过40亿光年。所谓类星体即一类年轻的活动星系。该项研究的第一作者，英国中央兰开夏大学天文学家罗杰·克洛斯(Roger Clowes)表示：“这项发现很大程度上是一个惊喜，因为它着实突破了我们所知晓的宇宙中最大结构的尺度。”相比之下，我们所在的银河系直径不过仅有数十万光年，而银河系所处的上一级结构，即室女星系团，其延伸也仅有数亿光年而已。

　　2015年03月03日，中国天文学家为主的科研团队发现了一颗距离地球128亿光年、430万亿倍太阳光度、中心黑洞质量约为120亿个太阳质量的超亮类星体。这是人类目前已观测到的遥远宇宙中发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体。

　　2015年5月，据国外媒体报道，借助位于夏威夷的凯克天文台，马克斯·普朗克天文研究所的天文学家于第一次发现了4个类星体齐聚的场景，这4个活跃的黑洞彼此距离非常接近。该研究团队由天文学家约瑟·汉纳威(Joseph Hennawi)领导。据介绍，这4个类星体位于遥远宇宙空间的一个超大质量结构中，环绕其周围的是一个巨大的由冷却密集气体组成的星云。由于这种现象出现的概率只有千万分之一，宇宙学家或许需要重新考虑类星体演化的模型，以及超大质量结构如何形成的问题。有关的研究结果发表在2015年5月15日的《科学》(Science)杂志上。

　　类星体的活动

　　天文学家对发现的类星体“四重奏”感到困惑不解，他们使用了夏威夷的W.M.凯克天文台的“千里眼”(可以将现代望远镜比喻为千里眼)，马克斯·普朗克研究所天文学分部的天文学家第一次发现了“四个一组”的类星体，四个罕见活跃的黑洞结构体彼此之间“抱团取暖”，近距离地靠在一起，组成了宇宙中的“超强战队”，“四大天王”寄居在我们曾今发现的其中之一的宇宙最大结构中，在非常遥远的太空，它们被巨型的稠密而冷却的星云包裹，由于“隐蔽”和“躲藏”的很深，发现它们的概率只有千万分之一，但是天文学家还以“揪住”了它们“狐狸的尾巴”。宇宙学家也许需要重新思考类星体如何演化的物理模型，重新认识大质量的宇宙结构是如何形成的物理原理。喜好重要发现的《科学》杂志发表了他们的观测成果。

　　类星体构成了星系演变的短暂阶段，或者说星系在类星体的基础上演变而来，星系中心超大质量的黑洞为星系的演变提供了宇宙中最强大的动力，“黑洞动力学”是理解星系演变的关键，在类星体的演变时期，它们是宇宙中最明亮的天体，甚至比主星系发出的亮度高出了数百倍，而在它们的主星系中包含了数以千亿计的恒星，但是，这些超级闪耀的过程在整个星系的生命周期中仅仅占到了微小的部分，寻找“最壮美的天体”必定“煞费苦心”，天文学家需要“幸运来敲门”的时机，才可能捕获任何遥远类星体的信号。因此，类星体的“我们在行动”对于观测者而言是相当罕见的，不是由于我们具备了“天地合一”的人文精神，“仰望天空”时就能看到“映入眼帘”的类星体。类星体彼此之间通常有数亿光年的分割距离。研究人员认为，发现“四胞胎”类星体是极其偶然的事件，只有千万分之一的机会，那么，地球上“我的心在等待”的天文学家怎样抓住偶发的机遇昵?

　　四个类星体被罕见的巨型星云笼罩，“超级星云”是由冷而稠密的氢气团形成的，喜好命名的天文文学家将它称之为“头等奖星云”，如此的称呼与电影《鬼泣》有关，可以理解为买彩票时还没有弄清是怎么回事就“中了大奖”。星云发出了“灿烂夺目”的光芒是由于受到了类星体强烈照耀的辐射，此外，类星体和周围的星云“居住”在一个罕见的宇宙角落，那里有惊人数量的物质。凯克天文观测的主要研究员、加州大学圣克鲁兹分校的J·泽维尔· 普鲁查斯卡教授的解释是：在这个“被遗忘的角落”，星系的数量比我们通常在遥远的太空区域所期待的多了数百倍，属于星系大量堆积的区域。

　　考虑到异常大数量的星系聚集，天文学家认为该区域代表了星系大的聚集体，它们以星系团著称。我们今天看到的这些遥远的星系团实际上是它们过去的影像，因为从这些“宇宙大都市”中发出的光在到达地球之前已经“马不停蹄”地奔走了100亿年，“光明的使者”行走了100亿年，来到了我们的地球，天文学家用“科学的盛宴”来“款待”这些“远方的客人”。天文图像显示的这个区域代表了100亿前的图景，仅仅在宇宙大爆炸发生之后不到40亿年的时间，我们看到了宇宙的过去，了解了宇宙早期的摸样，这些类星体是我们宇宙的“祖先”，或者说是现在的宇宙星系团的“始祖”，简而言之，它们是原星团。

　　研究人员推测，在特别的环境中，也许发生了一些物理过程，使得类星体变得更加活跃，一种可能的情形是当星系发生碰撞或者合并时，激发了类星体的强烈活动，因为这些剧烈的相互作用事件产生了“漏斗效应”，将大量的气体推向类星体中心的黑洞，如此剧烈的碰撞事件在布满星系的非常密集的原星团中发生的可能性更大，就像我们驾车穿越一个人流和物流密集的大都市，更有可能发生交通事故，所以，我们最好不要在大都市“得意忘形”地穿来穿去。巨大的发射星云是这个类星体谜团的重要成因，因为星云包含了巨量的冷而稠密的气体，超大质量的黑洞能够以类星体的方式发出强烈的闪耀，黑洞吞食了大量的气体物质，星云储存了丰富的气体，如此优越的条件为类星体的剧烈活动提供了充足的“燃料”。

　　另外一方面，考虑到目前对宇宙大结构体是如何形成的理论解释，在原星团中出现巨型的星云是完全没有想到的，现在的宇宙结构形成的理论模型建立在超级计算机模拟的基础上，根据物理模型的预测，在早期宇宙中活动的巨大天体应当含有稀薄的气体，温度有1千万度，而在“头等奖星云”的情形中，气体的密度比模型的预测高出了数千倍，气体的温度则低出了数千倍。于是，天文学家有理由发出“天问”：到底是目前的理论模型错了?还是极具偶然性的发现有纰漏?当然，“理论是灰色的，自然之树长青”，需要调整的往往是“漏洞百出”的理论。极为罕见的类星体“聚首”事件可能提供了推翻存在已久的理论的依据，第一次的震撼发现可能会迫使宇宙学家反思他们“精心打造”的理论模型，在宇宙中的最大结构体——类星体在演变和形成的过程中超越了目前的理论预测，这又一次挑战了人类目前最高的科学智慧。