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        第五回(上)(7億年~100億年)似星非星類星體驅策星系漸紅漸遠紅移量分劃時空(上)

        2021-01-13 05:00:43豌豆皮
        科學Fans 2021年9期
        關鍵詞:類星體暗線天文學家

        豌豆皮

        上回書說到,宇宙中誕生出最早的星系,這些星系中心生長出巨大的黑洞,能夠將周圍的氣體物質(zhì)以遠比太陽核聚變高得多的效率和速度轉化為能量。因此,這些超巨型黑洞成為盤踞在星系核心的耀眼光源,發(fā)光強度相當于上千個銀河系的總和,在幾十億乃至上百億光年之外,仍能被我們觀察到。從遙遠地球上的望遠鏡看來,它們無論是亮度還是大小都像是一顆暗淡的恒星,因此被天文學家命名為“類星體”。

        列位看官或許要問了,為什么類星體的亮度和大小都像是一顆恒星,最終卻被發(fā)現(xiàn)它并不是一顆恒星呢?讓它露出馬腳的,是它自己的光譜。天文學家用望遠鏡接收恒星的星光,然后把星光的光束按照不同的波長展開,可以得到一條彩色的光帶,上面通常分布著一道道暗線,這就是恒星的光譜。

        恒星的星光穿過它自身的大氣時,大氣里的特定原子會吸收特定波長的輻射能量,于是就會在這個波長的位置產(chǎn)生一道叫“吸收線”的暗線。暗線的數(shù)量和位置對應著恒星大氣中的特定元素和溫度,而輪廓和寬度則反映出恒星大氣的各種物理特性。這些譜線就像是恒星自帶的條形碼一樣,可以從中讀取恒星的各種信息。要研究一個天體,先拍下光譜來分析,已經(jīng)是天文學家的基本操作,但凡望遠鏡能夠看得到的天體,都不可能有漏網(wǎng)之魚。

        類星體看上去像一顆恒星,天文學家當然也要拍下它的光譜來分析,一看就發(fā)現(xiàn)光譜上暗線的位置和已知的吸收線全都對不上。一開始覺得離奇,后來才發(fā)現(xiàn)好像是因為它的光譜整個兒被平移了一段距離。仔細測算了一下,類行星的譜線朝光譜上波長更長的一端,也就是偏紅的方向,移動了自身波長的0.16倍。天文學家把這個值叫作“紅移值”,用字母z代表。紅移值為0.16,意味著它發(fā)出的光花了20億年才抵達我們這里。隔著這么遠,竟然和銀河系內(nèi)與我們相距幾千光年的恒星看上去差不多亮,只能說明一件事:這家伙超級明亮,亮到不可能是一顆恒星。于是就給它起了個名字,叫“quasi-stellar射電源”,后來兩個詞頭尾一合并,變成“quasar”。quasi是“類似、好像”,stellar是“恒星”,中文翻譯就是“類星體”。

        歷史上最早發(fā)現(xiàn)的這個類星體,名為3C273。因為就一個類星體而言,它離我們算得上非常近,所以也就格外明亮。類星體3C273的紅移“只有”0.16,而后來發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)類星體,紅移在2~3之間。這個紅移范圍所對應的年代,也就被稱為“類星體時代”。

        那么,在“類星體時代”又發(fā)生了哪些奇妙的故事,且聽下回分解。

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