星体.doc
13页星体编辑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类星体是迄今为止人类所观测到的最遥远的天体,距离地球至少100亿光年类星体是一种在极其遥远距离外观测到的高光度和强射电的天体类星体比星系小很多,但是释放的能量却是星系的千倍以上,类星体的超常亮度使其光能在100亿光年以外的距离处被观测到据推测,在100亿年前,类星体数量更多,光度更大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添“燃料”而被“点亮”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[1]1发现编辑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),因此可将它们分为两类星体巨大的能量类: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。
2命名编辑灰尘环绕的类星体被发现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1960年天文学家们发现了射电源3C 48的光学对应体是一个视星等为16等的恒星状天体,周围有很暗的星云状物质令人不解的是光谱中有几条完全陌生的谱线1962年,又发现了在射电源3C 273的位置上有一颗13等的“恒星”使天文学家同样困惑的是其光谱中的谱线也不寻常3特征编辑从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,都只是一个光点类星体明亮的光线它们有极亮(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将之冠上类星体Quasar之名(或谓类星电波源 Quasistellar Radio Source)1963年,终于有人认出了3C 273谱线的真面目,原来它们是氢原子的谱线,只不过经历了很大的红氢原子光谱移,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多普勒效应,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进一步的观测和研究揭示了又一类天体,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[2]类星体类星体的显著特点是具有很大的红移,表示它正以飞快的速度在向地球远离类星体离地球很远,大约在100亿光年以外,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。
①类星体在照相底片上具有类似恒星的像,这意味着它们的角直径小于1″极少数类星体有微弱的星云状包层,如3C48还有些类星体有喷流状结构②类星体光谱中有许多强而宽的发射线,包括容许谱线和禁线最经常出现的是氢、氧、碳、镁等元素的谱线,氦线非常弱或者不出现,这只能用氦的低丰度来解释普遍认为,类星体的发射线产生于一个气体包层,产生的过程与一般的气体星云类似类星体的发射线很宽,说明气体包层中一定存在猛烈的湍流运动有些类星体的光谱中有很锐的吸收线,说明产生吸收线的区域里湍流运动的速度很小③类星体发出很强的紫外辐射,因此,颜色显得很蓝光学波段连续光谱的能量分布呈幂律谱形式,为辐射强度,v为频率,α为谱指数,常大于零光学辐射是偏振的,具有非热辐射性质(见热辐射和非热辐射)另外,类星体的红外辐射也非常强④类星射电源发出强烈的非热射电辐射射电结构多数呈双源型,少数呈复杂结构,还有少数是致密的单源,角直径小于0″.001,至今都未能分辨开致密源的位置通常都与光学源重合射电辐射的频谱指数α平均为0.75一般,α>0.4的称陡谱;α<0.4的称平谱陡谱射电源多数是双源;平谱射电源多数是致密单源,它们的厘米波段辐射特别强。
⑤类星体一般都有光变,时标为几年少数类星体光变很剧烈,时标为几个月或几天从光变时标可以估计出类星体发出光学辐射的区域的大小(几光日至几光年)类星射电源的射电辐射也经常变化观测还发现有几个双源型类星射电源的两子源,以极高的速度向外分离光学辐射和射电辐射的变化没有周期性⑥类星体的发射线都有很大红移迄今为止,观测到的最大红移为3.53(OQ 172)对于有吸收线的类星体来说,吸收线红移z吸一般小于发射线红移z发有些类星体有好几组吸收线,分别对应于不同的红移,称为多重红移例如,类星体PHL 957的发射线红移为2.69,吸收线红移有五组:2.67、2.55、2.54、2.31、2.23⑦观测表明,有些类星体还发出X射线辐射4历史研究编辑研究测量最近的类星体-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2.9亿光年远)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,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研究进展目前所知最远的类星体,约150亿光年2001年,美国宇航局(NASA)的科学家们发现了由18个类星体组成的类星体星系,这是发现的规模最大的类星体星系,距离地球65亿光年2003年,以色列特拉维夫大学和美国哈佛大学的科学家在1月23日出版的《自然》(Nature)杂志上宣布发现了类星体周围存在暗物质晕的证据91;2]2006年,欧洲科学家称发现神秘罕见的“孤儿”类星体2007年,科学家首次发现十分罕见的类星体三胞胎2008年,科学家发现罕见的可以制造X射线的类星体2011年科学家用哈勃望远镜揭开了一个神秘天体的面纱。
2007年,一位德国生物老师在夜空中发现神秘绿色天体,距地球约6.5亿光年,被称为汉妮天体原来这是个已经死亡的类星体汉妮天体(Hanny’s Voorwerp,Voorwerp是荷兰语中“物体”的意思),可以说是宇宙中最神秘的天体之一但2011年1月10日美国天文学会第217次会议上公开的哈勃太空望远镜拍摄到的精细照片和X光观测数据,终于揭开了汉妮天体的神秘面纱由许多地面和太空望远镜拍摄到的原始图像表明,汉妮天体是一团巨大的炙热气体天文学家推测,汉妮天体所发出的光,来自于一个名为IC2497的相邻星系的辐射科学家认为,IC2497的内核里有一个巨大的黑洞,曾经吞噬掉了各种气体和星体,并释放出两股相反的炙热气体和高能辐射这种活跃的星系也被称为类星体当类星体发出的辐射击中气体云时,就会激发氧原子,使气体云发出绿色的光芒美国耶鲁大学的天文学家Kevin Schawinski在进行了X光观测之后发现,这个类星体已经不再活跃了,这可能是因为它中央的黑洞已经没有“食物”可吃了但科学家们认为,这个类星体死亡不久,因为汉妮天体还仍然在发光鉴于IC2497的光需要几万年才能抵达汉妮天体,因此天文学家推测类星体应该是在不到20万年前熄灭的。
这也意味着,它熄灭的速度要比科学家想象的快得多2010年4月由哈勃望远镜观测到的最新图像也证实了死亡类星体的假说值得一提的是,那次观测发现了汉妮天体里有一些年轻的恒星群,它们中的有些年龄不会超过100万岁研究解释类星体的绝对星等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)减去类星体光度后的星系绝对星等在-21-- -2。





