藍星體

與類星體相似且極為明亮的星系外天體，但其光學譜幾乎沒什麼特別藍星體，簡單來說，就是類星體的一種特殊星體。

基本介紹

• 中文名：藍星體
• 外文名：quasar
• 性質：類星體
• 發現：20世紀60年代發現

類星體（quasar）

20世紀60年代發現的一種新型天體，它在照相底片上具有類似恆星

的像，它的光譜有巨大紅移，發射出很強的無線電波。類星體的顯著特點是，它在以飛快的速度遠離我們而去，因此具有很大的紅移。這類天體距離我們都很遠，大約在幾十億光年以外，甚至更遠，可看上去光學亮度卻不弱。可見光區的輻射功率是普通星系的在百上千倍，而射電功率竟比普通星系大上100萬倍。對類星體的發現是上個世紀60年代天文學的四大發現之一。起初，人們接收到射電波，卻不知道是從哪裡發射的。1960年，馬修斯和桑德奇找到了射電源3C48的光學對應體，看起來它像是一顆恆星。分光觀測表明，它的光譜中有許多寬而強的發射線，當時未能證認出這些譜線。1963年,射電源3C273被證認為一個13星等的類似恆星的天體。M.施米特發現它的光譜與3C48的光譜很類似,並且成功地證認了3C273的譜線。結果表明，它們是地球上熟知的一些元素產生的發射線，但其紅移很大,達0.158。3C48的譜線也得到了證認,紅移更大,達0.367。隨後，又陸續發現了一批性質類似3C48和3C273的射電源。它們在照相底片上都呈類似恆星的像，因此被稱為類星射電源。光學觀測表明，類星射電源的紫外輻射非常強。後來發現一些光學性質類似於3C48和 3C273的天體，但它們並不發出射電輻射。這種天體稱為藍星體。類星射電源和藍星體被統稱為類星體。到1979年已發現了1000多個類星體，其中類星射電源約300多個。主要觀測特點　①類星體在照相底片上具有類似恆星的像，這意味著它們的角直徑小於1秒。極少數類星體有微弱的星雲狀包層，如3C48。還有些類星體有噴流狀結構。②類星體光譜中有許多強而寬的發射線，包括容許譜線和禁線。最經常出現的是氫、氧、碳、鎂等元素的譜線，氦線非常弱或者不出現，這只能用氦的低豐度來解釋。產生的過程與一般的氣體星雲類似。類星體的發射線很寬，說明氣體包層中一定存在猛烈的湍流運動。有些類星體的光譜中有很銳的吸收線，說明產生吸收線的區域裡湍流運動的速度很小。③類星體發出很強的紫外輻射，因此，顏色顯得很藍。光學輻射是偏振的,具有非熱輻射性質。另外，類星體的紅外輻射也非常強。④類星射電源發出強烈的非熱射電輻射。⑤類星體一般都有光變，時標為幾年。少數類星體光變很劇烈，時標為幾個月或幾天。從光變時標可以估計出類星體發出光學輻射的區域的大小（幾光日至幾光年）。類星射電源的射電輻射也經常變化。觀測還發現有幾個雙源型類星射電源的兩子源，以極高的速度向外分離。光學輻射和射電輻射的變化沒有周期性。⑥類星體的發射線都有很大紅移。

紅移是河外天體共有的特徵。因此，絕大多數天文學家認為，類星體是河外星體。紅移－視星等關係的統計的結果表明：哈勃定律對於河外星系是適用的。就是說，它們的紅移是宇宙學紅移，它們的距離是宇宙學距離，它們的紅移和視星等是統計相關的。可是，對類星體來說，紅移和視星等的統計相關性很差，這就產生了兩個彼此相關的問題：類星體的紅移是否就是宇宙學紅移，類星體的距離是否就是宇宙學的距離。大多數天文學家認為，類星體的紅移是宇宙學紅移。因此，紅移反映了類星體的退行，而且符合哈勃定律。按照這種看法，作為一種天體類型而言，類星體是人類迄今為止觀測到的最遙遠的天體。持這種觀點的人認為,類星體紅移-視星等的統計相關性很差的原因，在於類星體的絕對星等彌散太大。如果按照一定的標準將類星體分類，對某種類型的類星體進行紅移-視星等統計,則相關性便會顯著提高。支持宇宙學紅移的觀測事實還有：已發現三個類星體分別位於三個星系團里，而這些類星體的紅移和星系團的紅移差不多；類星體與某些激擾星系很類似；蝎虎座BL型天體是一種在形態上類似恆星的天體，以前認為它們是銀河系內的變星，現已確定，它們是遙遠的河外天體。

能源和粒子加速

類星體的射電輻射無疑是同步加速輻射，光學輻射也很可能是同步加速輻射。至於類星體的紅外輻射，尚有待進一步研究，但至少有一部分可能仍是同步加速輻射。如果類星體的紅移是宇宙學紅移，它們的光度（包括射電、紅外線、可見光直至 X射線）,是迄今為止觀測到的輻射功率最大的天體。類星體的壽命，估計約為106年。因此,高能電子和磁場的總能量將高達1062爾格。但是，從光變資料估計出的類星體光學輻射區域的大小，只有幾光日到幾光年，也就是1015～1017厘米。高能電子源一定更小。因此，這裡就有兩個尖銳的問題：①為什麼這樣小的面積能發出這么巨大的能量？②高能電子產生的機制是什麼？為了解釋這些問題，已經提出了許多種理論模型。一種模型是恆星碰撞，認為在類星體中心，恆星的空間密度極高，經常發生碰撞，從而釋放能量。但對於碰撞釋放的能量怎樣轉化為高能電子的能量這一點，並不清楚。由於超新星爆發時要釋放大量的高能電子，就有一種觀點認為，恆星碰撞後會粘合在一起，形成質量越來越大的恆星。大質量恆星迅速演化為超新星，然後爆發，釋放高能電子。恆星碰撞模型要求有很大的恆星數密度,這是它的一個嚴重困難。另一種模型是質量約為 108太陽質量的大質量星。這種星的光度可以非常強，但能譜將是熱輻射的，這又不能說明觀測到的情況。另外，這種星也很不穩定。後來又提出一種有磁場而且在自轉的大質量星模型，稱為磁轉子。磁轉子是穩定的，具有很高的光度。同時，由於自轉，磁力線會扭結，最終產生中性線或中性片，並導致爆發。這可用來解釋類星體的光變。不過，光變應該是周期性的，這又同觀測結果相矛盾。此外,還有黑洞吸積、白洞、物質-反物質湮沒等模型。迄今為止，尚無一種令人滿意的模型。

類星體和活動星系　活動星系（又稱激擾星系）都有一個處於劇烈活動狀態的核。活動星系核在許多方面都與類星體相似：體積很小;光譜中有很強的發射線;發出從射電波段到X射線波段的非熱輻射;經常有光變和爆發現象等等。因此，類星體本質上可能是某種活動星系，觀測到的類星體現象是星系核的活動。當然，如果類星體位於宇宙學距離，那么，它們的活動會比一般活動星系更為劇烈，功率更大。類星射電源的射電性質類似射電星系和N星系。後二者一般屬於巨橢圓星系。因此,有些天文學家猜測，類星體是遙遠的巨橢圓星系。就光學性質而言，類星體酷似Ⅰ型塞佛特星系。一是吸收線產生於類星體附近的氣體雲，這些氣體雲是從類星體拋出來的。二是吸收線產生於類星體和觀測者之間的某些河外天體。這些河外天體同類星體可能毫無關係。

超光速現象， 已經發現 3C345等幾個類星射電源的兩緻密子源以很高的速度分離。如果類星體位於宇宙學距離，兩子源向外膨脹的速度將超過光速，最大的可達光速的10倍。有人認為,類星體並不位於宇宙學距離,這就根本不會出現超光速現象。但是觀測發現，有一個射電星系也存在類似的超光速現象，而射電星系無疑位於宇宙學距離。可見這種看法的證據尚不充分。另一種看法認為，超光速現象是存在的。但是，為了不與相對論矛盾，認為這種現象並不反映粒子的真實運動，而是某種“假象”，因而是“視”超光速膨脹。

隨著觀測手段日益強大，人們頗有點沾沾自喜。以為天上的東西幾乎已經“一網打盡”，只用慢慢進行盤點和消化了。但一項新報告卻讓天文學目瞪口呆，那便是20世紀60年代四大發現中的另一項，類星體。事情可以從美國科學家桑德奇對劍橋第三射電星表上的3C273等進行觀察研究說起。以往人們發現的射電源，都是具有相當延展性的一大塊星雲。但3C273的輻射卻來自一個點而不是一個面。同時伴有物質噴流。它的光學對應體貌似恆星卻又“望之不似”，天文學家把這種似是而非的“類星體射電源”簡稱類星體。

經過全力以赴的緊急搜尋，天文學家發現的類星體已有數千個之多。這種天上的“四不象”具有許多令人困惑的特徵。它們非常遙遠，距我們都在幾十億光年之外。整體光度變化顯示它們的大小如同一顆恆星，而亮度卻超過整個銀河系亮度的1000倍。它們出示的“身份證”光譜也幾乎無法辨認。這下天文學家手足無措了，一時間各種理論百花齊放，應運而生。許多天文學家認為，類星體是宇宙邊陲上那些大而明亮的星系可以觀察到的星系核。而同樣遙遠，又亮又小，卻已經不再發射電波的“藍星體”，即BSO，是類星體衰老後的形態。那些核心明亮的塞佛特星系則是介於類星體和普通星系之間的過度品種，它們如果再跨一步，就跳進了類星體的“龍門”。還有人認為類星體並不真的那么遙遠，它極大的光譜紅移是別的原因所造成。至於類星體的“中心發動機”是黑洞，類星體是和黑洞相反的“宇宙單行線”白洞，它的產能機制是正反物質湮滅。凡此種種，甲論乙駁，莫衷一是。類星體作為宇宙中最亮的天體，今天被我們看到的光芒在太陽誕生前幾十億年便已經出發上路，從空間和時間深處送來了“早期宇宙”的“問候”和沿途捎帶的各種信息。

20世紀60年代4大發現中還有一項，就是轟動天文界的星際分子。繼1963年麻省理工大學林肯實驗室從太空射電波中發現羥基的“指紋”後，1969年又發現了水。接著清單很快列下來，氨、甲醛、丙炔腈、甲醇、甲基乙炔，1982年測出13個原子的氰基癸五炔。有報導說發現大量的乙醇，這下太空中居然飄蕩著酒香。特別令人驚訝的是，還找到了多種糖類和構成生命之鏈DNA的基石之一鳥嘌呤。如此寒冷、稀薄的宇宙空間，製造複雜分子的“有機化工廠”在哪裡？應該是宇宙線和紫外線導致了這種合成。星際化學的崛起使越來越多的天文學家相信，地球生命的起源來自宇宙。是太空中這些具有“自組織能力”的有機分子“搭乘”著彗星“客車”來到我們的世界，把生命“傳染”給了地球。或者說是“授粉”和“播種”。

提到生命，我們就有些抱怨天文學家談起恆星頭頭是道，娓娓動聽，但卻很少講述行星的事。原來，宇宙中的行星太難發現了。人類自從挎上望遠鏡後，用了300多年才把自己太陽系裡的行星大致找齊。而離我們最近的恆星也有4.3光年，視直徑僅千分之幾弧秒。那些繞著它們兜圈子的行星一來不發光，二來體積小，第三又在不停轉動，即使我們解析度最高的望遠鏡“望穿秋水”，也還是難得看到它們的倩影。但科學家卻想出用攝譜儀觀察恆星軌道有無擺動，來判斷它是“攜家帶眷”還是“孤子單丁”。

1995年，破天荒傳來好訊息，日內瓦天文台梅爾等科學家在飛馬座51恆星周圍發現了太陽系外第一個行星。1999年4月，英澳天文台和加州大學又以確鑿的證據，認定仙女座υ和繞它運行的3顆行星組成了一個不折不扣的“太陽系”。至今已“註冊報到”的日外行星有75顆。其中南半天球40個行星隸屬於36個恆星，北半球35個行星跟從著31顆恆星。2001年11月27日，美國宇航局宣布首次觀測到一顆日外行星充滿了鈉的大氣。這些行星基本都屬於大而熱的氣體星球。質量在木星的0.4倍到11倍之間。它們距中心恆星很近，有的比水星離太陽還近10倍。大部分軌道是偏心率很高的橢圓。毫無疑問，發現日外行星的記錄會在幾年內急劇刷新。

我們用不著為手頭上這幾十個日外行星並不適合生命存在而遺憾。宇宙中有其他生命乃至智慧，應該是確定無疑的。古希臘伊壁鳩魯派哲學家們就說過，“認為地球是無限空間中唯一住人的世界，就象斷言大面積播種的土地上只長一根麥穗那樣不值一駁。”根據薩根計算，僅銀河系適合居住的行星就多於10億個，而宇宙間有1000多億個星系。“機率”絕對不支持人類是“孤兒”的臆斷。讓100億個猴子在打字機上亂打100億年，肯定會打出莎士比亞的傑作，儘管絕大部分紙上甚至全是逗號。美國宇航局牆上寫著，“氫，只要有足夠的時間就會變成人。所謂“吸氮氣，喝氨水，在還原介質中代謝的矽基生命”未必能進入科學的大雅之堂，但我們仍不妨對科幻作品多一點鼓勵和寬容。至於毫無根據地把UFO當真實新聞來炒作，自然又另當別論了。