一花一世界卍
類星體是什麼?它是如何產生的?
類星體是什麼?這個問題時常在問答上被提及,在我以往的回答中,有好幾個回答都與此相關。或許是有人對此真的感興趣,或許是有人在以此為話題反覆進行提問。
目前的天文觀測研究表明,在幾乎所有的大星系的星系中心都存在一個超大質量黑洞,但大部分超大質量黑洞並不活動,沒有在吸積吞噬星系中的氣體和塵埃,這就是我們說的普通星系;而有些星系中心的超大質量黑洞處於活動狀態,不斷吸積吞噬星系中的氣體和塵埃,這類就是活動星系核。從字面上來講,類星體就是一類在夜空中和恆星很相似的一類天體。從其本質上講,類星體是較為明亮(專業一點講,光度大於10的46次方爾格每秒)的活動星系核,亮度較低的那些活動性星系核一般稱為賽佛特星系。
因此可以講,包含類星體在內的所有活動星系核的核心都是一顆活動的超大質量黑洞,這裡的活動是指黑洞不斷從星系中吸積物質,這些被吸積的物質在下落過程中引力能(也就是常說的勢能)被釋放出來,以光和熱形式發射到於宇宙空間。這些被釋放的能量非常巨大,甚至會超過整個星系中恆星所發射的能量的總量,類星體就是這種能量較高的活動星系核。
星系中心黑洞和星系的共同演化過程是目前天文學研究的一個重要領域,有理論認為星系中心黑洞的活動會對星系產生重要的能量反饋和物質反饋(黑洞在激烈爆發期間釋放的能量可以防止新的氣體被星系捕獲),調節星系中恆星形成過程,進而影響星系的演化。在我之前一個工作中(The Astrophysical Journal, 2013, 773 (2), 175),曾發現類星體傾向生活於富含藍星系(星系顏色偏藍,有更多的年輕恆星和更高的恆星形成率)的環境中,這在某種程度上意味著富含氣體星系的併合事件在觸發類星體活動中扮演重要作用,或許是這種併合事件給給星系中恆星形成提供了豐富的原材料和為星系中心活動提供充足的燃料。
南極觀星人
類星體是人類在距離地球極遠的地方發現的特殊天體,它們遠在數億甚至上百億光年之外,這表明類星體是較為古老的天體。類星體有著極高的亮度,可以超過一整個星系。最亮的類星體比我們的太陽更亮2萬億倍,或者是銀河系的100倍。
天文學家認為,類星體是源自活躍星系核中超大質量黑洞的活動。在一些星系的中心,存在著相當活躍的區域,它們不斷向外發出極強的電磁輻射,這被稱為活躍星系核。類星體的光輸出是連續的,但可以在數年、數月、數週、數天甚至數小時的時間內波動,這表明它們的密度相當大。
就在20世紀80年代,天體物理學家對於類星體到底是什麼有著很大的分歧。後來,天文學家發現了一些被星系包圍的類星體。於是,天文學家達成了共識,他們認為類星體源自活躍星系核。
根據計算,為了產生如此高的光度,類星體必須由超大質量黑洞來提供能量,這些黑洞每年吞噬10到1000倍太陽質量的物質。在這種黑洞的吸積盤中,過熱氣體被加速至接近光速,並釋放出大量的電磁波,因為大量的質量被直接轉換成能量。在這樣的吸積盤中,大約有10%的物質轉化為能量,而在典型的恆星中,只有0.7%的物質被轉化為能量。就像脈衝星一樣,類星體會從它們的兩極中釋放出超強等離子體噴流。
在1979年,天文學家觀測到了一對類星體,最終發現它們其實是同一個類星體,它發出的光被一個星系強烈扭曲,形成了引力透鏡效應,從而證實了廣義相對論的一大預言。
天文學家認為,類星體大都是誕生於宇宙早期。在早期宇宙中,氣體雲分佈更均勻,所以新形成的黑洞將有足夠的機會來吸收周圍的物質。數十億年來,雖然這些超大質量黑洞不斷吸收其他恆星,但在早期宇宙中它們吸收了更多的物質。這就解釋了為什麼我們在銀河系附近沒有看到任何類星體,它們通常出現在遙遠的地方。
火星一號
類星體是宇宙中一個奇葩的存在,也可以說它們是質量最大的天體,個頭較大的類星體堪比一個星系。去年初,我國天文學家曾經看到一個質量達170億顆太陽質量的類星體,光度是太陽的400多萬億倍,是已發現的最大類星體,那麼類星體怎麼會有這麼大質量呢?它又是怎麼形成的呢?
通常認為類星體形成的時間比較早,我認為它的形成和宇宙的原生黑洞有關,在宇宙開始形成的早期,宇宙的規模還遠沒有現在這麼大,但是宇宙爆炸之初有一些成團的物質由於質量比較大,直接形成了大質量的原生黑洞,而由於當時的宇宙物質比較濃密,所以這種大質量的原生黑洞就很容易的吸引了附近的物質圍著運行轉動,並且不斷的將一些物質吸入到它的“肚子”裡,發出極其耀眼的光,這是因為被它吸引到它的吸積盤中的物質會不斷的被它拉碎,比如星球會被它的引力拉成小碎塊,接著拉碎成塵埃,再把分子拉碎成原子,原子再進一步拉碎成基本粒子,而在這一過程中,物質的溫度會急速升高,並會有極大的能量爆發出來,產生的光甚至超過了一個星系數千億顆恆星發出的光,這就是類星體為什麼那麼明亮的原因。
可見類星體質量極大,至少會達到太陽質量的一千萬倍;光度極強,能比太陽明亮百千億倍,甚至千萬億倍;年齡一般也很老,據天文觀測發現,類星體距離我們一般都在100億光年以上,那麼現在的宇宙會不會形成類星體呢?我認為應該也是有可能的,不過有一個條件就是需要有大量的物質聚集在超級黑洞的周圍,因此,有些科學家也認為很多星系的中心黑洞也可以稱為類星體,但是這種類星體並不典型,並且光度也沒有純粹的類星體明亮,這應該是由於星系的中心黑洞吸入的物質不如類星體多的原因,而假如兩個大規模的星系相互碰撞的話,這一過程中中心黑洞將能吸引很多的恆星,或有短暫成為類星體的可能。
科普大世界
有科學家認為,類星體的中心有一個巨大黑洞,它不斷地吞噬周圍的物質,這些物質在快速落向黑洞的過程中,以類似“摩擦生熱”的方式釋放出巨大的能量,使得它成為宇宙中最耀眼的天體。
1979年拍攝的3C 273類星體
類星體目前是發現的離地球最遠的星系,它或許是宇宙的邊緣,也或許是宇宙最早的形態。
類星體周圍有大量射線,對生命體有致命的危害,因此類星體存在於很遙遠的宇宙之中。但是近幾年,天文學家發現,銀河系中央黑洞開始活躍,如果銀河系中心區的天體、物質大量墜入黑洞,是否會在銀河系的中心產生類星體人類無法預知。
銀河系中心有黑洞吞噬周圍物質
如果類星體在銀河系中心產生,對於地球上的生命來說無疑是一場浩劫,但是從他的產生到它對地球產生影響可能會需要數萬年。到那時,人類可能已經找到宇宙中的其他家園。
茫茫宇宙中是夠還有人類的家園
挖掘機中的戰鬥機
類星體是20世紀60年代天文學的“四大發現”之一.這種天體在一般光學觀測中只是一個光點,類似恆星.然而在分光觀測中,它的譜線具有很大的紅移,又不像恆星,因此稱它為類星體.到1993年底,已確認7383個類星體.
類星體的紅移量之大,使天文學家大吃一驚,因為從紅移量可以得到類星體遠離我們而去的速度和它們與我們的距離.據觀測,絕大多數類星體離開我們遠去的每秒鐘速度為幾萬公里、十幾萬公里,有的每秒則達到27萬公里的“瘋狂”速度,是光速的十分之九,運行最快的天體的“寶座”,非它莫屬.
計算結果表明,類星體是人類迄今為止觀測到的最遙遠的天體,大都在100億光年以上.80年代初期,澳大利亞的天文學家觀測到一個類星體,距離我們地球竟達200億光年,這就是說,我們現在觀測到的類星體的光是在200億年以前發出的!這一下子把人類對宇宙認識範圍(認識的宇宙邊緣)擴大到200億光年之遙.如果是這樣,那麼它們自身的能量比一般星系能量還大上千倍.
春芽秋果綠色生活
關於類星體的知識,現在科學潔還沒有完全搞清楚。它是如何形成的?不知道最終的答案,只有一些推測。類星體是人類有史以來觀測到的威力最強烈的一類天體。多年以前,天文學家發現了一個奇怪的現象,一顆"恆星"或者一個"恆星系",突然在每秒種之內放射出相當於太陽在一年之內所可以發射出的能量之總和,據此推測這類天體的能量比我們的銀河系的能量總和還要高100-1000倍。有的科學家認為,類星體不是單獨的恆星,而是上千顆恆星的"大雜燴湯"。科學家研究發現,類星體的直徑並不如同想象的那麼大,而之前有人提出,類星體想直徑等同於一個星系(比如銀河系),但是,現在發現,類星體的直徑最多為一光天。一光天,就是光在一天24小時之內走完的距離。為什麼類星體的直徑最多一光天?因為體積如星系般大小的天體無法同時進行從前至後的放射,如果這樣的放射居然可以同時進行,則這些變化發生的頻率就會被擾亂。而我們觀測到的類星體,它們的放射頻率是精確變化的,不是混亂的,這也證明了類星體的體積是很有限的。科學家推測計算出,類星體的直徑是不能大於一光天的。那麼,為什麼類星體可以發射出如此巨大的能量波呢?只能有一種解釋,類星體是一群恆星的集合,在類星體的中央位置,有一個動力驚人的能量引擎——黑洞。在一個狹小的只有一光天的空間裡面,有上千個恆星擁擠在一起,除了黑洞,沒有什麼力量可以做到。
最後,糾正一個網絡上流傳的錯誤。一些網站說,類星體拋射的物質的運行速度可以超過光速。這是錯誤的觀測數據。
懷疑探索者
類星體實際上就是宇宙誕生初期產生的第一代恆星。
未曾誕生宇宙以前的原始零性態空間,經過陰陽性態的分化與組合,產生的只有等量的中子與氕原子。氕原子的特點是容易揮發能量,中子的特點是需要吸收能量。而吸收了能量的中子如果還未與氕原子的質子結合,就會產生極化而形成中微子和氕原子。由於大部分中子都能夠找到與之配對的氕原子而形成為氘原子,只有一部分找不到對象的中子才會產生極化,形成中微子和氕原子。
中微子的揮發形成的是虛空,氕原子多於中子的結果產生的是引力(見本人以前的答題《為什麼萬物皆有引力》)。原始星球的形成就是在引力的作用下聚集氘原子的結果。
由於作為原始物質的氘氫擁有的能量是最大的,所以,宇宙形成的第一代星球,全部由氘氫聚合形成的-類星體,釋放的能量遠遠大於兩代以後的恆星。
因為氘氫的聚集形成的是星球實體,氘氫聚集揮發的中微子和能量膨脹形成的是虛空,所以宇宙實體與虛空的形成,就是質量體聚集和能量體的揮發的結果。
周慶和1178559755
類星體,如恆星但肯定不是恆星,光譜似行星狀星雲但又不是星雲,發出的射電(即無線電波)如星系又不是星系。
實際上,類星體是銀河系外能量巨大的遙遠天體,其中心是猛烈吞噬周圍物質的、在千萬太陽質量以上的超大質量黑洞。這些黑洞雖然自身不發光,但由於其強大的引力,周圍物質在快速落向黑洞的過程中以類似“摩擦生熱”的方式釋放出巨大的能量,使得類星體成為宇宙中最耀眼的天體。
類星體的顯著特點是具有很大的紅移,表示它正以飛快的速度在向地球遠離。類星體離地球很遠,大約在100億光年以外,可能是目前所發現最遙遠的天體,天文學家能看到類星體,是因為它們以光、無線電波或x射線的形式發射出巨大的能量。
類星體於上世紀60年代被發現,它與宇宙微波背景輻射、脈衝星、星際分子並列為20世紀60年代天文學四大發現。
2015年03月03日,中國天文學家為主的科研團隊發現了一顆距離地球128億光年、430萬億倍太陽光度、中心黑洞質量約為120億個太陽質量的超亮類星體。這是人類目前已觀測到的遙遠宇宙中發光最亮、中心黑洞質量最大的類星體。
鬍子哥說北京土話
類星體是尚未孕育成恆星的星際產物。是宇宙塵埃在星際或星系之間的相互作用下,聚裂變產生的新的星際渦流,隨著體積的不斷擴大和能量的不斷增加,而逐漸演變成恆星體。
拓荒者and
類星體只能有超大質量黑洞形成,這些超級黑洞的質量在數百萬至數百億倍太陽質量不等。
超大質量黑洞越大,它所能引發的類星體活動也就越強。 一個超大質量黑洞要引發一個類星體有一定的條件要求。
首先,黑洞通過吞噬周圍的氣體和物質不斷增大自己的質量,隨著黑洞不斷吸入物質,它達到了自身的質量上限。它變得過於飽和,無法再容納更多的物質進入黑洞。
黑洞達到飽和後,它的引力作用仍然不會停止,此時如果黑洞周圍仍然有可供吸引的大量物質,這個超強的引力場會以驚人的速度將大量的物質繼續拽如黑洞。
黑洞無法再接受更多的物質,便將吸入的物質全部吐出,形成兩道巨大的能量流,這些被黑洞吐出的物質就是類星體。
每道能量流都能比我們的太陽系寬20倍,它們噴射的距離可以達到數千光年。這個超大質量黑洞點燃了一個類星體。黑洞吸入氣體,類星體將氣體噴出,每分鐘噴出的氣體質量相當於數十個地球。
最終,黑洞周圍將沒有多餘的氣體可供吞噬,失去了氣體原料,類星體逐漸萎縮並消失了,這樣一來,這個宇宙空間就只剩下了原本的這個超大質量黑洞。
至於伽馬射線暴,那是在超大質量恆星的內核演化成黑洞,成為超新星爆發的一瞬間噴出的,雖然都是由黑洞噴出的物質,但伽馬射線吧和類星體完全是兩回事。