客星与类星体

客星与类星体 类星体是迄今为止人们发现的距离我们最远, 同时又是最明 亮的天体。因其像恒星而又不是恒星, 所以叫做“类星体”。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, 已发 现类星体数千个。 1960 年, 美国天文学家桑德奇用当时世界最先进的望远镜, 看到一个名叫 3C4 8 的射电源, 发现它并不是一个射电星系, 而是一颗星, 这颗星很暗, 颜色发蓝。3 年以后, 另一位美国天文学家施 米特又发现了一个类似 3C4 8 的射电源 3C273 。施米特对射电源 3C273 进行光谱分析, 发现在这个天体上, 并没有什么地球上未知 的新元素, 不过是普通的氢光谱线, 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”。 这种红移现象一般恒星也有, 不过移动的距离很小。可是类星体 的红移量非常大, 比一般恒星的红移量要大上几百倍甚至上千倍。 根据美国天文学家哈勃在 1929 年总结出的规律, 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。按照 哈勃定律, 可以推算出这些类星体远在几十亿光年甚至上百亿光 年之外, 换句话说, 在这些类星体发光的时候, 我们的太阳系还未 形成呢, 因为太阳系只有 50 亿年的历史。 · 54 · 　 　 科学家们经过研究发现, 类星体的发光能力极强, 比普通星系 要强上千百倍, 因此获得了“宇宙灯塔”的美名。更令人吃惊的是,类星体的体积非常小, 直径只有一般星系的十万分之一、甚至一百 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 问题使科学家们兴趣倍增而又大伤脑筋, 因此, 种种假说便接踵而 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; 还有人推测类星体中心有一个巨大的黑洞。要想 解开类星体之谜, 还有待于科学家们的辛勤探索。 在晴朗五月的夜晚, 当你抬头仰望那漫无边际的星空时, 如果 你注意到在以前没有星星的地方, 突然冒出一颗明亮无比的星, 在 它面前, 著名的天狼星变得暗淡无光, 耀眼的“太白金星”也不能与之匹敌, 甚至太阳的光辉也不能将之压倒, 那么你所见到的那颗星就是一颗超新星。 说到这里, 大家也许会纳闷: 平白无故怎么会突然多出一个叫做“超新星”的星呢 ? 这是怎么回事 ? 其实, 超新星并不是新生成 的恒星, 它们是原本早就存在的恒星。要想弄清什么是超新星, 首先我们要先知道什么是新星。 在整个宇宙背景很暗的情况下, 有些星星我们用肉眼是根本 看不到的, 甚至用一些大的望远镜都看不见。由于某种原因, 这种 恒星突然产生了爆炸, 亮度一下子增长了上万倍, 随后又逐渐变 暗 , 这种星星, 叫做新星。其中, 我们把那些爆炸时亮度超群出众的, 就称为“超新星”。 故事讲到这儿, 大家也许又会问, 超新星既然是恒星爆炸时形成的, 那么恒星为什么会爆炸呢 ? 为了解决这个问题, 我们需要大致了解一下恒星的演化过程。大家都知道, 一个人总要经历诞生、成长、衰老直至寿终的整个一生。同样, 自然界的动物、植物也是如此。那么, 天上的星星又怎么样呢 ? 也不例外。它们也要经过从生到死的过程。具体可以分 · 55 · 　 　 为“早期形成”阶段“、中年”阶段和“晚年”阶段。所谓“早期”是指 恒星开始形成的时候“; 中年”指恒星相对稳定的时期。我们每天所见的太阳目前就处于“中年”阶段, 所以它的光度基本不变。而 当恒星迈入“晚年”阶段后, 它就处于一种很不稳定的状态。是什么原因造成了这种结构的不稳定呢 ? 许多科学家对此进行了猜测 和设想。有人认为进入晚年的恒星, 就像一个物体由于内外受力不平衡。晚年恒星就会被迫改变形状。由于星星要发光, 它就必 须消耗自身的能量。当它内部“燃料”逐渐被消耗时, 它所能利用的也就越来越少。这就使得恒星向外放出的能量大大减少。这一 下可不得了, 本来向外压力和向内的引力是平衡的, 而这时向外的压力大大减少, 巨大的引力因此而失去抗衡, 就像房屋突然断了横 梁和支柱一样, 就会向中心猛然“坍缩”下去。结果, 中心区域的物质被挤压得十分厉害。于是从恒星内部放出巨大的能量。一种被 称作“中微子”的粒子流, 就像超级飓风一样把恒星摧毁。而这个过程所需要的时间非常地短, 不到一秒钟, 瞬时温度可高达万亿 (102) K。很难想像这个过程是如此迅猛, 放出的能量如此之大, 于 是 , 我们就看到了它突然变亮的过程。这就是超新星爆炸的原因和过程。 这里, 我们可以看看历史上一颗典型的超新星的形成过程。北宋的时候, 也就是公元 1054 年的一天早上, 东方天空中的天关星附近突然出现了一颗非常亮的星星。它光芒四射, 白天看 起来就像整个天空里最亮的金星一样亮。它持续了 23 天才开始变暗, 但肉眼仍能看到。一直过了大约两年的时间, 它才消失了。宋朝的天文学家们称它为“客星”。不像吗 ? 莫名其妙地出现在天空, 又莫名其妙地走了, 不恰似一位太空“游客”, 来也匆匆, 去也匆匆吗 ? 大约在七百年以后, 也就是 18 世纪, 有个英国人用望远镜观测天空的时候, 在“客星”出现的位置出现了一团很模糊的气体云, 样子很像一只张牙舞爪的大螃蟹。于是人们就给它起了一个 · 56 · 　 　 绰号叫“蟹状星云”。后来, 经过天文学家考证“:客星”就是超新星 爆发, 而“蟹状星云”正是超新星爆发后遗留下来的物质。凭什么这么说呢 ? 我们下面可以做一个简单的数学运算外, 现在所有活 在世上的人当中都没有见到过它, 只有在历史的记载上还珍藏着 它的一些简略的史料。现在, 在我们银河系里能完全肯定为超新星的“事件”的只有几起, 其中之一就是宋史上记载的 1054“客星”。 提起 1054“客星”或“蟹状星云”, 就会激起中国天文学家们的自豪感。1054 超新星是我国古代关于超新星爆发的记录, 是全世 界最丰富和最准确的记录。而最近, 我们国家的天文学家们在这 方面又取得了一些新的进展: 北京天文台李卫东博士分别于 1996 年 4 月 11 日和 1996 年 10 月 18 日发现了两颗银河系外的超新星。他也是在这方面取得进展的中国第一位天文学家。这两颗星分别命名为 SN1996W, SN1996Bo, 其中 SN1996W 是 1996 年国内外发现的最亮的一颗, 因此显得更有价值, 更有历史意义, 在当代天文学的发展史上为中国人又添上了光辉的一笔。 关于超新星, 人们已经发现了许多, 但对它形成的原因, 却仍然处于猜想阶段。究竟是什么原因使晚年的恒星产生了大爆炸, 这还是一个没有得出答案的谜。