歷史
![類星體紅移](/img/5/7ad/nBnauM3XxITO5UTN4kDMxkDM5ETMwADMwADMwADMwADMxAzLwEzLxIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
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。現在普遍認為,類星體的發射線產生於一個氣體包層,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。⑦近年來的觀測表明,有些類星體還發出X射線輻射。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。現在普遍認為,高能電子來源於類星體的中心區域。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。因此,現在更傾向於類星體是遙遠的塞佛特星系這種看法。產生類星體的吸收線的原因可能有兩種,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。目前,已提出好幾種模型來解釋視超光速現象,但都不能徹底解決問題。