射電星系

射電星系是探測到射電輻射的星系。一般的星系都有射電輻射。通常系指發出強烈的射電輻射（比一般的星系強102～106倍）的星系。射電星系的射電連續譜一般為冪律譜，且有偏振，譜指數平均為0.75。射電輻射具有非熱性質，起源於相對論性電子在磁場中運動時產生的同步加速輻射。

射電星系和相關的射電喧噪類星體和耀變體，都是在射電波長（頻率在10 MHz到100 GHz，功率高達1038 W）上非常明亮的活躍星系。射電的輻射來自於同步加速過程，被觀測到的射電信號是來自於一對氣體噴流的結構和外在的媒介，經由相對論性發光修正的作用後所發射的。射電喧噪的活躍星系令人感興趣的不僅是星系本身，還因為它們可以在遙遠的距離外被觀測到，可以做為觀測宇宙學上有用的工具。最近，有很多工作有效的從這些星系際介質特別是星系團得到了很好的結果。

基本介紹

• 中文名：射電星系
• 外文名：radio galaxy
• 領域：天文學
• 基本釋義：探測到射電輻射的星系
• 來源：同步加速輻射
• 相關：觀測宇宙學

簡介

廣義地說，有明顯的射電輻射的星系，都可以叫作射電星系。在10～10赫範圍內射電功率為10～10爾格/秒的星系,稱為正常射電星系；射電功率比正常射電星系強10～10倍的星系，稱為特殊射電星系（見河外射電）。歷史上曾把射電星系當作某種光學特徵異常的“活動”星系。現在看來大多數射電星系的光學特徵並不特殊。射電星系大多是橢圓星系 (E)、巨型橢圓星系(D)、介於二者之間的ED星系和超巨型橢圓星系(cD)，不規則星系很少。它們往往是星系團中最亮的成員星系，質量也大。有的射電星系是N型特殊星系和塞佛特星系。

有明顯的射電輻射的星系﹐都可以叫作射電星系﹐在10～10赫範圍內射電功率為1037～1041爾格/秒的星系﹐稱為正常射電星系﹔射電功率比正常射電星系強10～10倍的星系﹐稱為特殊射電星系(見河外射電)。歷史上曾把射電星系當作某種光學特徵異常的“活動”星系。

從射電星系與其他活動星系核既相似又有區別來看，有人認為射電輻射只是某些類型天體在某個演化階段上的表現。射電星系可能是類星體的一種演化結果，是“死亡”了的類星體。總之，射電星系與光學體之間的關係還有待進一步研究。至於中心天體如何產生巨大的能量，這是研究各種活動星系（見激擾星系）的重要問題。不久前對 M87進行觀測，結果發現在它的核心確實存在一個超大質量的天體，相當於個太陽質量，很可能是一個黑洞。因為射電星系比類星體距離我們近，如果它們有某種共同“活動”機制的話，那么仔細研究射電星系，對於解決類星體的能源問題是大有幫助的。

一般的星系都有射電輻射。通常指發出強烈的射電輻射（比一般的星系強一百到一百萬倍）的星系。射電星系的射電連續譜一般為冪律譜，且有偏振，譜指數平均為0.75。射電輻射具有非熱性質，起源於相對論性電子在磁場中運動時產生的同步加速輻射。有些射電星系的射電輻射流量和偏振常有變化。

射電星系的射電形態多種多樣，可分為緻密型、核暈型、雙瓣型、頭尾型和包含多個子源的複雜型。射電星系大多為橢圓星系、巨橢圓星系和超巨橢圓星系。射電星系的光譜很像塞佛特星系，多數類似於Ⅱ型塞佛特星系，少數類似於Ⅰ型塞佛特星系。不過，塞佛特星系卻是旋渦星系。射電星系同其他也發出強烈射電輻射的星系，如類星體、塞佛特星系、蝎虎座BL型天體等其他活動星系核的關係，尚有待研究。有些射電星系還發出強烈的紅外輻射和X射線。

現在看來大多數射電星系的光學特徵並不特殊。射電星系大多是橢圓星系 (E)﹑巨型橢圓星系(D)﹑介於二者之間的ED星系和超巨型橢圓星系(cD)﹐不規則星系很少。它們往往是星系團中最亮的成員星系﹐質量也大。有的射電星系是N型特殊星系和塞佛特星系。

近年來,還發現很多射電星系也是強的X射線源和紅外源。單純從射電特徵來看，是不容易認識天體本質的。例如只憑射電資料，就無法區別射電星系和類星射電源，也無法確切肯定對應哪種類型的光學體。反之，從光譜分析，可以分出寬窄兩類，分別同類星體和Ⅰ型、Ⅱ型塞佛特星系相似。

發射過程

來自射電喧噪活躍星系的電波發射是同步加速輻射，被臆測是非常平滑的、自然的寬頻和高度偏振。這暗示發射電波的電漿體包含至少是有相對論性速度（洛侖茲因子大約在～10）的電子和磁場。因此電漿體必然是中性的，質子或正子必然是其中的成分之一，但是沒有辦法從同步加速輻射中直接觀察出微粒的種類。而且，沒有辦法從觀測中確定微粒和磁場的能量密度（也就是說，相同的同步加速輻射可以來自強磁場的少數幾個電子，也可以是來自弱磁場的大量電子）。它是可能在特定的發射區域內，以給定的發射率，在最低的能量密度下測量出的最低能量狀態（Burbidge 1956），但多年來沒有特別的理由可以相信在真實狀況中，任何地方的能量都在極小能量的附近。

一種與同步加速輻射為姐妹程式的是逆康普頓過程，相對論性的電子與四周的光子作用，經由湯姆孫散射提高能量。來自射電喧噪源的逆康普頓發射特別重要的結果是X射線（e.g. Croston et al. 2005），因為他只與電子的密度有關（和已經知道的光子密度），對逆康普頓散射的測量允許我們估計粒子和磁場的能量密度（依賴某些模型）。這可以用來論證是否多數來源的情況都接近於極小值能量的附近。

同步加速輻射沒有被限制在電波的波長範圍內：如果電波源的粒子能被加速到足夠的能量，在紅外線、光學、紫外線或甚至在X射線，也都能檢測到在電波區域的特性。但是，後述狀況的電子必須獲得超過1Tev的能量，而在通常狀態下的磁場，電子很難獲得如此高的能量。再一次，偏振和連續光譜被用於區別來自其他過程的同步加速輻射。噴流和熱點是常見的高頻同步加速輻射的來源。在觀測上要區別同步加速輻射和逆康普頓輻射是很困難的，幸好在進行的過程中在一些物體上會有一些歧異，特別是在X射線。

在產制相對論粒子的過程，同步加速輻射和逆康普頓輻射都被認為是粒子加速器。費米加速在電波喧噪活躍星系中似乎是有效的粒子加速過程。

形態結構

1、緻密型：約15%的河外射電源有約0.001或更小的精細結構，與光學體位置相重合。用甚長基線干涉儀觀測，發現它們通常由若干組源組成，例如3C84(NGC1275)。

2、核暈結構：主體為恆星狀源，外圍有暈，並向兩個相反方向延伸。中心可能有幾個緻密子源組成的複合結構。例如室女座A，中心有與光學源(M87)對應的雙緻密子源，外面由分布很廣的射電發射區包圍著。它最突出的光學特徵是以每秒幾萬公里的高速從核拋射出亮的藍色噴射物,長達1.5千秒差距。這些噴射物又是強的紫外線和X射線源,由幾個高偏振的凝聚塊組成。光學暈為30千秒差距，射電暈還要大。

3、延展的雙瓣結構：延展源射電星系中約有一半大致具有這種結構，即外面是兩個分立的射電子源（外延展瓣），中心為光學天體。例如，天鵝座，A射電星系兩個外瓣相距186千秒差距，每個瓣約17千秒差距,外面較亮，形成熱斑，與中心天體基本上在一條直線上。甚長基線干涉儀發現還有一個更弱的緻密核，恰好位於中心的兩個光學源之間。在米波段，兩個外瓣之間有輻射橋。

4、複雜源：由多個子源組成的狹長輻射帶，一般在光學體的兩邊以兩個較強的子源為主體，靠裡面又有一個至多個組源以及低亮度區域，形態較為複雜，直線分布也不很規則，例如3C288等。

射電星系

5、頭尾結構：前面是一個有光學星系對應的緻密源，隨後有幾對逐漸增大的雙射電子源，並拖著範圍逐漸增寬、頻譜指數逐漸變陡、強度逐漸減弱的射電尾巴。尾巴長達數十至數百千秒差距。它們都是星系團的成員。

射電譜和偏振射電星系的射電連續譜一般寫成冪律譜，射電星系大多具有直線譜，平均值為0.75，輻射流量一般不變。其緻密結構有平坦譜(約為0～0.25)或者複雜譜，即有一個或多個極大值或極小值，而且輻射流量大多是變化的。近年來的厘米波段偏振測量表明，幾乎所有射電星系都有線偏振，由百分之零點幾到百分之幾。

從一個源來看，一般在較緻密區域，線偏振較低，只有百分之幾；而在延展的低亮度區域，卻可高達60%。由觀測大多數射電星系的頻譜和偏振推斷，射電輻射機制屬於相對論性電子在磁場中運動產生的同步加速輻射。在延展區域,因較透明而得到直線譜；而在緻密區域,因不全透明，自吸收可產生平坦譜以及各組源譜迭加而形成的複雜譜。光譜和能量，射電星系的光譜特徵很象塞佛特星系，也可以分為兩大類。大多數射電星系的中心光學源的光譜具有窄的輪廓，如Ⅱ型塞佛特星系。少數為寬線輪廓，如Ⅰ型塞佛特星系。從同步輻射磁能與電子能量均分出發,可以得到高達1060爾格的射電星系總內能。射電星系的壽命約107~ 9年。

射電星系對於中心光學體有著明顯的對稱雙型結構，外子源與光學體之間有許多相關特性。近年高分辨射電干涉儀發現外延展子源中也有較

實驗依據

射電星系60年代用綜合孔徑射電望遠鏡進行的大量觀測表明，具有星系級能量的暗弱射電源的數目，比射電源空間均勻分布假設所預期的多很多，即射電星系在空間實際上不是均勻分布的。由此推斷，在宇宙學時標上，射電星系是從較強的源演化成較弱的源的。

騰訊科技訊 據國外媒體報導，近日，澳大利亞天文學家公布了半人馬星座A的射電星系圖像，他們已經成功繪製出了射電星系的詳細圖像，從而有利於我們更進一步的了解射電星系這一奇怪的天文現象。

據報導，由澳大利亞科學家萊納.費因博士領導的團隊在上周悉尼舉行的關於人馬星系多樣性的學術會議上，公開發布了他們繪製的圖像。科學家通過澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的國立天文望遠鏡發現：“只有很少的星系是這種形狀的，它們就像是廣袤太空中的一頭藍鯨。

”為了繪製這個詳細的圖像，科學家利用澳大利亞小型陣列和帕克型射電望遠鏡群持續觀察了1200個小時，拍攝了406張圖片，並花了10，000小時使用電腦來處理這些照片。

半人馬星座A是半人馬星系群中的一個星系，距離地球1400萬光年，由射電星雲濃密的包圍著。新的圖像顯示，星雲的結構是由一個中新心的超大質量的黑洞所放射出來的射線粒子群流所堆積的。當粒子流在星系中釋放能量事，形成了不同的兩半。來自坎培拉斯壯羅山大學的肯·弗里曼教授說：“這個詳細的圖片給了我們關於這個星雲的總體印象和觀點。星雲就像是天空中的雲彩一樣，就像雲有不同的形狀一樣，射電星系也是一樣。”

科學家介紹，要想研究射電星系，對一系列光譜的大量的研究是必不可少的，比如視覺光譜和X線光譜，而了解他們之間的不同正是天文學所關注的。