20世紀六十年代，天文學家在茫茫星海中發現了一種奇特的天體，從照片看來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，因此稱它為“類星體”。 紅移：即宇宙大爆炸理論中，所有的形體都在向四周擴散，都在離我們遠去；由於都卜勒效應，從離開我們而去的恆星發出的光線的光譜向紅光光譜方向移動。 類星體紅移：即上述星體離我們遠去的過程。
基本介紹
- 中文名：類星體紅移
- 外文名：無
- 即：上述星體離我們遠去的過程。
- 科目：天文學
歷史,類星體特點,紅移的特徵,形成,問題,影響,現象,
歷史
20世紀60年代發現的一種新型天體，它在照相底片上具有類似恆星的像，它的光譜有巨大紅移，發射出很強的無線電波。類星體的顯著特點是，它在以飛快的速度遠離我們而去，因此具有很大的紅移。這類天體距離我們都很遠，大約在幾十億光年以外，甚至更遠，可看上去光學亮度卻不弱。可見光區的輻射功率是普通星系的在百上千倍，而射電功率竟比普通星系大上100萬倍。對類星體的發現是上個世紀60年代天文學的四大發現之一。起初，人們接收到射電波，卻不知道是從哪裡發射的。1960年，馬修斯和桑德奇找到了射電源3C48的光學對應體，看起來它像是一顆恆星。分光觀測表明，它的光譜中有許多寬而強的發射線，當時未能證認出這些譜線。1963年,射電源3C273被證認為一個13星等的類似恆星的天體。M.施米特發現它的光譜與3C48的光譜很類似,並且成功地證認了3C273的譜線。結果表明，它們是地球上熟知的一些元素產生的發射線，但其紅移很大,達0.158。3C48的譜線也得到了證認,紅移更大,達0.367。隨後，又陸續發現了一批性質類似3C48和3C273的射電源。它們在照相底片上都呈類似恆星的像，因此被稱為類星射電源。光學觀測表明，類星射電源的紫外輻射非常強。後來發現一些光學性質類似於3C48和 3C273的天體，但它們並不發出射電輻射。這種天體稱為藍星體。類星射電源和藍星體被統稱為類星體。到1979年已發現了1000多個類星體，其中類星射電源約300多個。
類星體特點
①類星體在照相底片上具有類似恆星的像，這意味著它們的角直徑小於1秒。極少數類星體有微弱的星雲狀包層，如3C48。還有些類星體有噴流狀結構。②類星體光譜中有許多強而寬的發射線，包括容許譜線和禁線。最經常出現的是氫、氧、碳、鎂等元素的譜線，氦線非常弱或者不出現，這只能用氦的低豐度來解釋。現在普遍認為，類星體的發射線產生於一個氣體包層，產生的過程與一般的氣體星雲類似。類星體的發射線很寬，說明氣體包層中一定存在猛烈的湍流運動。有些類星體的光譜中有很銳的吸收線，說明產生吸收線的區域裡湍流運動的速度很小。③類星體發出很強的紫外輻射，因此，顏色顯得很藍。光學輻射是偏振的,具有非熱輻射性質。另外，類星體的紅外輻射也非常強。④類星射電源發出強烈的非熱射電輻射。⑤類星體一般都有光變，時標為幾年。少數類星體光變很劇烈，時標為幾個月或幾天。從光變時標可以估計出類星體發出光學輻射的區域的大小（幾光日至幾光年）。類星射電源的射電輻射也經常變化。觀測還發現有幾個雙源型類星射電源的兩子源，以極高的速度向外分離。光學輻射和射電輻射的變化沒有周期性。⑥類星體的發射線都有很大紅移。⑦近年來的觀測表明,有些類星體還發出X射線輻射。
紅移的特徵
紅移是河外天體共有的特徵。因此，絕大多數天文學家認為，類星體是河外星體。紅移－視星等關係的統計的結果表明：哈勃定律對於河外星系是適用的。就是說，它們的紅移是宇宙學紅移，它們的距離是宇宙學距離，它們的紅移和視星等是統計相關的。可是，對類星體來說，紅移和視星等的統計相關性很差，這就產生了兩個彼此相關的問題：類星體的紅移是否就是宇宙學紅移，類星體的距離是否就是宇宙學的距離。大多數天文學家認為，類星體的紅移是宇宙學紅移。因此，紅移反映了類星體的退行，而且符合哈勃定律。按照這種看法，作為一種天體類型而言，類星體是人類迄今為止觀測到的最遙遠的天體。持這種觀點的人認為,類星體紅移-視星等的統計相關性很差的原因，在於類星體的絕對星等彌散太大。如果按照一定的標準將類星體分類，對某種類型的類星體進行紅移-視星等統計,則相關性便會顯著提高。支持宇宙學紅移的觀測事實還有：已發現三個類星體分別位於三個星系團里，而這些類星體的紅移和星系團的紅移差不多；類星體與某些激擾星系很類似；蝎虎座BL型天體是一種在形態上類似恆星的天體，以前認為它們是銀河系內的變星，現已確定，它們是遙遠的河外天體。
類星體紅移
類星體紅移形成
能源和粒子加速 類星體的射電輻射無疑是同步加速輻射，光學輻射也很可能是同步加速輻射。至於類星體的紅外輻射，尚有待進一步研究，但至少有一部分可能仍是同步加速輻射。如果類星體的紅移是宇宙學紅移，它們的光度（包括射電、紅外線、可見光直至X射線）,是迄今為止觀測到的輻射功率最大的天體。類星體的壽命，估計約為106年。因此,高能電子和磁場的總能量將高達1062爾格。現在普遍認為,高能電子來源於類星體的中心區域。但是，從光變資料估計出的類星體光學輻射區域的大小，只有幾光日到幾光年，也就是1015～1017厘米。高能電子源一定更小。
問題
①為什麼這樣小的面積能發出這么巨大的能量？②高能電子產生的機制是什麼？為了解釋這些問題，已經提出了許多種理論模型。一種模型是恆星碰撞，認為在類星體中心，恆星的空間密度極高，經常發生碰撞，從而釋放能量。但對於碰撞釋放的能量怎樣轉化為高能電子的能量這一點，並不清楚。由於超新星爆發時要釋放大量的高能電子，就有一種觀點認為，恆星碰撞後會粘合在一起，形成質量越來越大的恆星。大質量恆星迅速演化為超新星，然後爆發，釋放高能電子。恆星碰撞模型要求有很大的恆星數密度,這是它的一個嚴重困難。另一種模型是質量約為 108太陽質量的大質量星。這種星的光度可以非常強，但能譜將是熱輻射的，這又不能說明觀測到的情況。另外，這種星也很不穩定。後來又提出一種有磁場而且在自轉的大質量星模型，稱為磁轉子。磁轉子是穩定的，具有很高的光度。同時，由於自轉，磁力線會扭結，最終產生中性線或中性片，並導致爆發。這可用來解釋類星體的光變。不過，光變應該是周期性的，這又同觀測結果相矛盾。此外,還有黑洞吸積、白洞、物質-反物質湮沒等模型。迄今為止，尚無一種令人滿意的模型。
影響
類星體和活動星系 活動星系（又稱激擾星系）都有一個處於劇烈活動狀態的核。活動星系核在許多方面都與類星體相似：體積很小;光譜中有很強的發射線;發出從射電波段到X射線波段的非熱輻射;經常有光變和爆發現象等等。因此，類星體本質上可能是某種活動星系，觀測到的類星體現象是星系核的活動。當然，如果類星體位於宇宙學距離，那么，它們的活動會比一般活動星系更為劇烈，功率更大。類星射電源的射電性質類似射電星系和N星系。後二者一般屬於巨橢圓星系。因此,有些天文學家猜測，類星體是遙遠的巨橢圓星系。就光學性質而言，類星體酷似Ⅰ型塞佛特星系。因此，現在更傾向於類星體是遙遠的塞佛特星系這種看法。產生類星體的吸收線的原因可能有兩種，一是吸收線產生於類星體附近的氣體雲，這些氣體雲是從類星體拋出來的。二是吸收線產生於類星體和觀測者之間的某些河外天體。這些河外天體同類星體可能毫無關係。
類星體紅移
類星體紅移