lmm1999

银河大百科【类星体】
在Spore银河中除了黑洞之外还有另一种不是恒星的物质.它们被红色的星云围绕着 这些物质是类星体.也是稀有银河物质的一种

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-- -23等之间，是直径40--150kpc的椭圆星系或漩涡星系。观测结果认为有强电波辐射的类星体可能属于椭圆星系，而无电波类星体则属于漩涡星系。
　　此外，在某些类星体中，其分立的子电波源间出现分离的相对速度居然快过光速的超光速运动现象！例如3C273；由巨大天线阵（VLA）从1977年到1980年，以波长2.8cm的无线电波波段观测结果显示，其分立两子电波源间分离速度高达11倍光速。
　　虽然，光速是物体运动速度的极限也是能量传递速度的极限；但这种看似不可思议的超光速现象，在视觉上却有可能造成超光速的现象。例如，在夜晚将探照灯射向高空，由于云层的反射，天空会出现亮点；当地面的探照灯缓慢转动时，在高空的亮点却以极快的速度在移动。如果这云层够高，亮点的速度甚至可以超过光速。以这模型来解释上述类星体中的现象，认为是由类星体中心母体喷出两股相反方向的粒子流（相当于探照灯的光），它照在星际介质上（相当于高空的云），从而激起电波辐射（相当于亮点）；因此，只要中心母体有小小的摆动，粒子流照射所激起的辐射区就会迅速的移动；如此看来，这两辐射区相离速度超过光速就大有可能了。
【主要观测特点】
　　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。现在普遍认为，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、2.23。⑦近年来的观测表明，有些类星体还发出X射线辐射。

　　双胞胎类星体的证据：
　　1979年 D.Walsh,R.F.Carswell 和 R.J.Weymann 吃惊的发现类星体QSO0957+561A及B不但距离极近（5.7"），星等同样是17等，z值同为1.41，甚至完全相同的光谱。令人怀疑他们根本是同一天体，只是被重力透镜影响光线偏折而呈二重像。后来果然在类星体B旁发现一模糊的云雾，测量结果发现它是造成此光学二重像效应z=0.39 的中介星系（介于我们与此类星体之间）。此发现意义极重大，不但印证了爱因斯坦广义相对论中重力透镜的预测，而且证明红移大（z=1.41）之类星体在红移小（z=0.39）星系之后，更支持了哈勃红移的理论。
　　重力透镜造成的光变：
　　当中介星系转动时，由于重力的作用，使其后方类星体的光度发生变化；理论上，我们可从观测到的类星体光变时间及影像空间角度，去推算类星体距离，再去印证哈勃红移所推算之距离是否正确。可惜，在类星体与我们之间常有无数物质，造成引力的多重影响，而不易以此法测出，有待将来进一步的改良观测技术。
　　吸收线的支持：
　　类星体中吸收谱线所测得的Zabs与发射谱线的z值不同，一般是Zabs≦Z；如果发射线z值是代表类星体的位置(距离)，则其吸收线之Zabs则是类星体和我们之间许多的星际间物质吸收所造成(如图一中Lα森林区，就是Lα线被不同距离物质吸收，所呈多重红移之结果)。当(Z-Zabs)/Z≧0.01，代表是类星体和我们之间许多星系外部的洞区所造成。
　　此外，我们在高红移类星体吸收线中找到低红移星系（及类星体）之吸收线系统，而在低红移星系吸收线中找不到高红移类星体之吸收线，这可说明高红移星体的确是在低红移星系（类星体）的後面。
　　另外，一种很像类星体的怪东西，在1929年被发现并定名为BL蝎虎座天体；它的特征就是几乎没有特征。光度变化不规则，只有连续光谱，测不到它的谱线（可能太弱了）。因此，它的距离也很难定出。它那属于非热性之连续光谱在可见光部份比类星体陡。目前已发现100个左右。
　　到底类星体是个什么样的天体呢 ?它的外型像恒星，光谱像塞佛特星系，电波性质像电波星系……？而目前的认定是，它是宇宙在大霹雳后，最先形成的“星系”前身。但无疑的，它是一种非常活跃的天体；如果宇宙红移理论确实是对的，那类星体对於我们宇宙将扮演极重大的角色；它代表的是最远，最古老的宇宙。因此能从侧面映整个宇宙的演化。也由於它高度的亮及神秘的吸收线，更是我们研究宇宙中介物质（介于我们和宇宙边缘之间）的最佳利器。
类星体的最新解释
　　
类星体是一种光度极高、距离极远的奇异天体。越来越多的证据显示，类星体实际是一类活动星系核(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，在黑洞的强大引力作用下，附近的尘埃、气体以及一部分恒星物质围绕在黑洞周围，形成了一个高速旋转的巨大的吸积盘。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。如果这些喷流刚好对着观察者，就能观测到类星体。