点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:类星体,宇宙中最亮的天体
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

类星体,宇宙中最亮的天体

来源:光明网2021-05-10 09:35

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  类星体的发现得益于二十世纪六十年代射电天文学的发展。在此之前,人们无法区分恒星和类星体。截止1959年,剑桥射电天文研究组已经发表了3个射电源星表。天文学家准备确定这些射电源的精确位置,首先对射电源3C 273展开了详细研究,发现它在可见光波段类似恒星,在射电波段辐射较强。

类星体,宇宙中最亮的天体

图1. 类星体3C 273的图像(图源:网络)

  1963年,旅美荷兰天文学家Maarten Schmidt对3C 273进行了光谱观测,发现其具有宽发射线和吸收线,其中的发射线其实就是位置向红端移动的氢原子的巴尔末线系,通过与静止系中的巴尔末线系比较,他最终定出了发射线的红移。因此3C 273是第一颗被光谱证认的类星体,Maarten Schmidt也由此被称为发现类星体的第一人,从此拉开了发现类星体的序幕。

  类星体最早命名为“quasi-stellar radio sources”,简写为QSO。Hong-Yi Chiu 于1964年将其改为“quasars”,即类星体。直到1970年,类星体这个名称才被大家广泛接受。

  类星体的光度是星系的50到100倍,具有太阳光度的恒星的1000亿倍,因此称为宇宙中最亮的天体。类星体与脉冲星、宇宙背景辐射和星际有机分子被誉为20世纪60年代四大天文发现。它们的发现翻开了天文学研究的新篇章。

类星体,宇宙中最亮的天体

图2. 类星体3C 273的光谱 (图源:网络)

  按照活动星系核统一模型(见图3),类星体是活动星系核的一种,中心被质量为太阳质量数百万到数十亿倍的超大质量黑洞主导,黑洞被一个气体吸积盘包围。当中心黑洞从吸积盘中吸积物质时,能量以电磁辐射的形式释放出来,电磁辐射覆盖整个电磁波段。类星体辐射的能量是巨大的;最亮的类星体的光度是像银河系样的星系的数千倍。类星体的红移很大,红移反映了退行,因此类星体的红移是宇宙起源的。

类星体,宇宙中最亮的天体

图3. 活动星系核统一模型 (图源:网络)

  类星体具有如下特征:

  1 活动星系核的一种

  2 中心黑洞主导

  3 高红移(0.1-7)

  4 高光度(1042-1048erg/s)

  5 光变,时标从天到年

  6 全电磁波段发射

  7 具有明亮的致密核区,图像呈点源

  8 光谱具有强而宽的发射线

  9 具有非热辐射连续谱,连续谱呈幕律形式

  类星体在现代天文学研究中具有重要的研究价值。通过研究类星体可以研究吸积盘、黑洞的形成和演化、黑洞自旋、双黑洞、黑洞与寄主星系的关系、Kα谱线轮廓等;类星体的吸收线可以作为研究不同红移处的星际及星系际介质的探针;大样本的类星体可以研究宇宙大尺度结构、重子声学震荡;高红移类星体有助于研究宇宙早期的形成和演化,宇宙早期再电离,星系的形成与演化等。

  另外,由于射电强的类星体位置的精准性,可以作为天体测量的参考架,这对于发展空间天文和深空探测等都具有重要的应用价值。

类星体,宇宙中最亮的天体

图4. 700个类星体在静止坐标系下的平均光谱 (图源:网络)

  随着大型观测仪器的投入和使用,为了提升仪器的观测效率,天文学家优化了输入星表。目前预选类星体候选体的方法林林总总,有多色截断方法、紫外超、红外超、自行、射电和X射线波段搜寻、光变、机器学习方法等。

  人类在类星体的发现方面取得了骄人的成绩,如:帕洛马-格林亮类星体巡天(The Palomar-Green Bright Quasar Survey,简称BQS)发现了一百多颗,大型亮类星体巡天(the Large Bright Quasar Survey,简称LBQS)发现了一千多颗,两度视场类星体红移巡天(2-degree Field (2dF) QSO Redshift Survey,简称2QZ) 发现了两万三千多颗,中国的郭守敬望远镜(英文the Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope,缩写为LAMOST)DR5发现了约两万颗,美国的斯隆数字巡天(the Sloan Digital Sky Survey,简称SDSS)DR16发现了750 414颗。

  红外探测器的发展促进了高红移类星体的发现。目前发现的最遥远的类星体红移7.085(Mortlock, D. J.; et al. 2011,Nature)。尽管类星体是在射电波段发现的,但是90%的类星体是射电宁静的,只有10%是射电强的。

  既然类星体已经发现了这么多颗,是否已经足够?实际上,尽管数量上看起来不少,但是类星体样本大部分集中在低红移,高红移样本大大缺乏。红移越高,类星体越暗。在探测器超出星系探测极限时,一些遥远的类星体仍然可以探测到。暗弱的类星体有利于研究本宇宙之外的黑洞与寄主星系关系、黑洞与核球共动演化等。所以我们有必要进一步提高类星体的发现效率,尤其高红移类星体。

  综上所述,可见类星体发现的数量增加遵循摩尔规律。下一代的望远镜将促进类星体数量以千倍的量级增长,如eROSITA和WFXT (a Wide-Field X-ray instrument)。随着类星体观测数量的增多,尤其高红移类星体样本的增加,我们在对宇宙的整体理解上将更上一个新台阶。

  作者简介:张彦霞,中国科学院国家天文台研究员、首届国际天文统计学会会士、现任北京天文学会第十六届理事会监事、国际天文联合会B3委员会“天文信息与天文统计”专委会组织委员会委员、国际杂志Frontiers in Astronomy and Space Sciences副编辑。主要从事天文信息与天文统计、天文大数据、机器学习在天文学中的应用等方面的研究。

  文稿编辑:赵宇豪

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同埃及总统塞西会谈

  • 多方救援力量向核心区域挺进

独家策划

推荐阅读
全面了解我国管辖海域基础地质与海底构造特征,服务自然资源管理和国土空间规划“一张图”建设
2026-09-03 11:41
为更好地推动我国流感疫苗的预防接种,中国疾病预防控制中心近日发布《中国流感疫苗预防接种技术指南(2026—2027)》。
2026-09-03 11:39
高温超导带材有了更便宜、更结实的“骨架”。记者2日从中国科学院理化技术研究所获悉,该所科研团队成功研制出高温超导带材新型“骨架”——铁基合金基带(DW01)。用该基带制备的超导带材关键性能指标显著优于传统哈氏合金基带产品,标志着我国在实现高温超导带材核心材料自主可控上迈出重要一步。
2026-09-03 10:38
每天,我们的大脑都要承受成千上万条信息的狂轰滥炸。如果把这些经历和信息全盘照收,大脑很快就会像塞满垃圾文件的电脑一样“死机”。那么,大脑是如何在信息的海洋中去粗取精,只把最重要的事情存进长期记忆的硬盘呢?
2026-09-03 10:38
9月,昴星团伴月、月掩金星、中秋月、海王星冲日等天象将轮番登场。其中备受大家关注的中秋月,既不是“十五圆”,也不是“十六圆”,而是较罕见的“十七圆”。
2026-09-03 10:38
记者13日从国家管网集团获悉,国内首次成品油长输管道顺序输送甲醇现场试验在陕西省咸阳市顺利完成。这标志着我国成品油管道顺序输送甲醇技术实现从理论探索到工程验证的关键跨越,为跨区域绿色甲醇安全、高效输送提供了完整技术方案与实践示范。
2026-09-03 10:38
张国捷介绍,壁虎是研究性染色体演化得天独厚的类群。为此,研究团队选取了22种壁虎开展基因组学分析,其中20个物种的性别决定机制明确,包含3种环境依赖型、6种XY基因型、11种ZW基因型,另有两个外群物种作为对照。研究还发现,上述17个由基因型性别决定的壁虎物种拥有20条性染色体,这些染色体分别起源于17条不同的祖先染色体。
2026-09-03 10:28
开学第一天,浙江省温州市广场路小学“我的暑期科学发现”发布会现场,孩子们正轮流上场展示自己的暑期探究成果。
2026-09-02 12:09
恒星形成率降到约四成,作为重要“气罐”的中性氢却仍保有七成以上。宇宙为何“有气难成星”?
2026-09-02 12:06
9月1日,以“科技改变生活 创新赢得未来”为主题的2026年全国科普月活动全面启动。
2026-09-02 12:21
今年夏天,全国用电负荷持续高位运行,屡创新高。这份“负荷迎峰值、居民却无感”的反差并非偶然,而是得益于我国电力系统的稳定供应,彰显了我国新型能源体系建设的显著成效。
2026-09-02 12:20
作为装置“心脏”的超导磁体性能,往往决定了这些装置能在冲击极限的路上走多远。通上电流的瞬间,超导线圈要承受巨大电磁力的拉扯。此时,一根看上去不起眼的“金属带子”成了决定“心脏”承受力的关键。
2026-09-02 12:12
随着全球气候变化的加剧,干旱已成为威胁森林生态系统稳定与制约林木生长的主要环境因子。
2026-09-02 10:45
中共中央、国务院日前转发了《中央宣传部、司法部关于开展法治宣传教育的第九个五年规划(2026—2030年)》,标志着全民普法正式开启“九五”的新周期。
2026-09-01 09:42
开学季来临,从近红外光醒脑仪、α脑波音频智慧仪,到加入红光模块的哺光台灯、模拟户外远眺的雾视屏……各类宣称能“醒脑”“护眼”的产品在电商平台热卖。他进一步指出,儿童颅骨厚度、密度与成人差异显著,目前尚无任何一项权威神经科学研究支持健康儿童使用此类设备。
2026-09-01 09:36
2026中国国际大数据产业博览会上,观众围观机器人表演。文生图、文生视频、音乐生成等一系列智能服务背后,核心驱动便是词元。用国家数据发展研究院院长胡坚波的话说,词元的生产就是以算力作为底座、以数据作为语料、以模型作为中枢来开展智能的工作。
2026-09-01 09:31
长期以来,美国亚利桑那州布莱克河西支流的本土阿帕奇鳟和圆尾鳅,一直难以与入侵的溪红点鲑竞争。研究超级雄鱼的科学家已经锁定了另外10个目标,包括白斑狗鱼、玻璃梭鲈、斑点叉尾鮰,甚至牛蛙。
2026-09-01 09:29
UDP-葡萄糖从细胞质一侧进入亲水口袋,神经酰胺则从膜内侧“横向”滑入疏水通道,两条通道最终在催化中心汇合。在此基础上,他们进一步解析了UGCG与多种代表性抑制剂结合的结构,试图看清药物究竟如何把这道“总闸门”关小。
2026-09-01 09:26
冰川持续消融直接推动高原冰湖数量、面积大幅增长,极大加剧了冰湖溃决洪水、泥石流等灾害风险。
2026-08-31 10:00
“咩——”眼下,新疆籽用西葫芦陆续成熟,双河市石峪镇的千亩籽用西葫芦地里,来了群特殊的“帮手”。每年8月,山区牧场的牧草逐渐进入枯萎期,牧民便会和籽用西葫芦种植户们提前联系,协商把羊群转场到这里。
2026-08-31 09:59
加载更多