类星体之争.docVIP

类星体之争类星体是迄今为止人们发现的距离我们最遥远的、最明亮的天体。因其像恒星又不是恒星，所以获得了“类星体”的名称。这是20世纪60年代著名的天文学“四大发现”之一。到目前为止，人类己发现数千个类星体。从发现时起，它就笼罩上了一层层的神秘面纱。随着近半个世纪来观测资料的积累和研究工作的进展，人们对它的探索虽说已经取得了不少成绩，然而迄今为止它的本质仍是一个未解之谜。 1960年，美国天文学家马修斯和桑德奇，用当时世界上最高倍的天文望远镜，观察到了一个名叫3C48的射电源；但是随后人们又发现，其实它不是一个射电星系，而是一颗颜色发蓝的暗星。它的光谱中有一些又宽又亮的发射线，这些发射线在光谱中所处的位置很奇特，以至在长达3年之久的时间里，竟然无人能辨认出。 1963年，另一位旅美荷兰天文学家施密特，又发现了距离我们有23亿光年并且与3C48相类似的天体3C273。施密特在对3C273的光谱进行详细研究分析后，发现它们不过是普通的氢光谱线；因而可以确定在这个天体上，并没有什么地球人未知的新元素。 所不同的是，这些元素的谱线都向长波方向移动了一段距离，天文学上把这种现象叫做“红移”。当一颗恒星背我们而去时，从地球上看，恒星的光波频率会降低，波长会变长。这就是红移现象。红移值越大，则恒星离去速度越大，与我们距离越远。一般恒星发生这种红移现象时，移动的数量很小。可是这个星体的红移量非常大，比一般恒星的红移要大上几百倍甚至上千倍。 这种新型的天体即使用最大的天文望远镜观测，绝大多数也仅仅呈现为恒星似的微小光点。根据美国天文学家哈勃在1929年总结出来的规律，红移的大小同星系与我们的距离成正比，红移越大，星系距离我们也就越远。这种巨大的红移表明它们是极遥远的河外天体。按照哈勃定律，可以推测出这些天体远在几十亿光年甚至上百亿光年以上。 当初，天文学家们正是因其貌似恒星而实非恒星，便将它们命名为“类星体”――意即“类似恒星的天体”。不过，后来发现有些类星体的周围有微弱的星云状包层，同时有一些有喷流状结构，因此其外观与恒星并不完全相似。所以严格说来，“类星体”这个名称已经算不上名副其实了。 如今，多数天文学家认为，类星体乃是星系一级的天体，它们可能是某些活动剧烈的星系核心部分。经过科学家们的研究，类星体的发光能力极强，比普通星系要强上千百倍，例如3C273亮度为12.8星等，而太阳若放到其位置上，我们根本就观测不到，因此类星体得到了“宇宙灯塔”的美名。更令人们非常吃惊的是，类星体的体积很小，直径仅有普通星系的十万分之一，甚至百万分之一。 为什么在这样小的体积内会产生这么大的能量?这一问题使得科学家们兴趣倍增而又大伤脑筋。起初人们难以对它的能量来源作出解释，便将此称为类星体的“能源困难”。近年来，种种假说接踵而来。有人认为其能源来源于超新星的爆炸，并猜测其体内每天都有超新星爆炸。还有人分析是由于正反物质的湮没。更有人推测类星体中心有一个巨大的黑洞，吸引并吞噬周围的物质，同时以辐射的形式释放出巨额的能量，单单这一过程已足够提供为解决“能源困难”所需的全部能量。当然，要想拨开类星体的迷雾，还有待于科学家们辛勤探索。 另外，在类星体与我们之间的漫长距离上，存在着种种非常稀疏又非常暗弱的物质，通常人们是无法观测到它们；但是，这些暗物质会吸收类星体的辐射，使类星体的光谱中出现各种附加的吸收线。研究这些吸收线，就可以反过来推知那些暗物质的情况了。这也是人们对类星体极感兴趣的又一个重要原因。 关于类星体，目前尚有许多争论，焦点就在于其距离究竟是否那么遥远。测定类星体距离的依据正是它们的光谱线红移。星系光谱线红移的原因是它们都在有条不紊地彼此远离而去。换句话说，星系红移的本原乃是光源运动造成的多普勒效应。类星体既是恒星级天体，人们便猜想哈勃定律同样也适用于它。于是，只要测出类星体光谱线的红移量，就可以推算出它们的距离。然而问题在于：类星体的红移量异常之大，如果用多普勒效应来解释，则绝大多数类星体必定正在以每秒几万公里、十几万公里，甚至以接近光速的巨大速度退离我们而去。根据哈勃定律算出这类类星体与我们的距离远达数十亿乃至上百亿光年。正是由于类星体既如此遥远又显得相当明亮。才导致了其产能率高得令人吃惊的“能源困难”。这时，有人便转而怀疑：类星体是否果真如此遥远?用多普勒效应来解释类星体的红移是否合理?就这样，“类星体红移本原”便成了当代天文学中的一大疑惑。 在探求类星体红移本原时，天文学家有不同的意见，于是出现不少说法，如“宇宙学红移”、“非宇宙学红移”、“速度红移”等等。遵循完全不同的思路，还先后有人用“光子老化”、“基本物理常数的变化”等越出传统物理学框架的大胆假说，来解释河外天体红移的本原。但是它们迄今