類星體形成的科學(xué)原理是什么
類星體是一種新型的銀河系以外的天體，也是很多天文愛好者關(guān)注的天體。下面是百分網(wǎng)小編為你精心推薦的類星體形成的原因，希望對您有所幫助。
類星體形成的科學(xué)原理
對于類星體的形成天文學(xué)家認(rèn)為。浩瀚的宇宙中存在很多超高速運行的具有星核的星系，當(dāng)它與另一個具有星系核的星系時相遇時，如果兩者的運行速度相近，就會相互吞噬，形成了一個更大的星系。當(dāng)兩個星系的星系核相鄰，就會互繞轉(zhuǎn)而形成一個質(zhì)量更大的高速旋轉(zhuǎn)的星系核。這個高速旋轉(zhuǎn)的星系核就會像一個巨大的發(fā)電機一樣，從它的兩極爆發(fā)出能量強大的粒子流向遠(yuǎn)方噴射。形成一個小型的類星體，這種小型類星體的星系核的能量越大，噴射粒子流的流量也就越大，噴射的距離也就越遙遠(yuǎn)。當(dāng)然類星體在噴射高能粒子流的時候，也會消耗其自身的能量，但是，當(dāng)它與其他的具有星核的星系和其它星團相遇以后，就會增添能量。在宇宙無限的空間中不斷吞噬它所遇到的所有天體，慢慢的它就變成宇宙中最明亮，能量最大的天體。
在人類發(fā)現(xiàn)類星體的20余年時間里，天文學(xué)家陸續(xù)提出了各種模型，試圖解釋類星體的能源疑難。主要有以下的幾種代表性學(xué)說：
黑洞假說：有人認(rèn)為類星體的中心是一個巨大的黑洞，黑洞擁有巨大的吸力，所有它不斷地吞噬周圍的物質(zhì)，并且釋放出巨大的能量。
白洞假說：白洞與黑洞一樣，白洞同樣是一種廣義相對論所預(yù)言的一類天體。但是卻與黑洞的不斷吞噬物質(zhì)相反，白洞可以源源不斷的輻射出能量和物質(zhì)。
反物質(zhì)假說：有個天文學(xué)家則認(rèn)為類星體的主要能量來源于宇宙中的正反物質(zhì)的湮滅。
巨型脈沖星假說：認(rèn)為類星體是一種巨型的脈沖星，主要因為磁力線的扭結(jié)而造成能量的噴發(fā)。
近距離天體假說：認(rèn)為類星體并不是處在遙遠(yuǎn)的宇宙邊緣，而是在銀河系邊上的高速向外運動的一種天體，其中巨大的紅移則是由和地球相對運動的多普勒效應(yīng)而引起的。
超新星連環(huán)爆炸假說：認(rèn)為最初的宇宙，所有的恒星都是些大質(zhì)量的短壽恒星類型，所以超新星現(xiàn)象很常見，然后星系核部的恒星密度確實極大的，所以在極小的空間內(nèi)經(jīng)常性地有超新星爆炸，從而導(dǎo)致類星體能量巨大。
恒星碰撞爆炸：認(rèn)為原始宇宙小時代，星系核的密度很大，所以常發(fā)生恒星碰撞爆炸。形成很多具有星系核的小行星，經(jīng)過無數(shù)歲月形成了如今觀測到的類星體。
活動星系核說：認(rèn)為類星體是一種光度極高、距離極遠(yuǎn)的奇異天體。而這種奇異天體---類星體是一類活動星系核(AGN)。而普遍認(rèn)可的一種活動星系核模型認(rèn)為，在星系的核心位置有一個超大質(zhì)量黑洞，這個黑洞就像一個巨大的吸盤，在吸積盤內(nèi)側(cè)靠近黑洞視界的地方，物質(zhì)掉入黑洞里，伴隨著巨大的能量輻射，形成了物質(zhì)噴流。而強大的磁場又約束著這些物質(zhì)噴流，使它們只能夠沿著磁軸的方向，通常是與吸積盤平面相垂直的方向高速噴出。如果這些噴流與觀測者成一定角度，就能觀測到類星體。
類星體挑戰(zhàn)物理的原理
大多數(shù)巨大星系中心都寄居著超大質(zhì)量黑洞，我們銀河系中心也有一顆占主導(dǎo)地位的黑洞。在宇宙的深處，還有一類由黑洞驅(qū)動的天體——類星體(quasars)，當(dāng)它們吞噬氣體物質(zhì)的時候會發(fā)出明亮的光芒，使其所在的星系相形見絀。通常來講，類星體由活躍狀態(tài)過度到休眠狀態(tài)需要很長的時間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類的壽命。
類星體的可見光來自于圍繞黑洞的熾熱吸積盤(accretion disk)，在這里氣體物質(zhì)被吸積盤加熱并電離發(fā)出可見光。
這些可見光的亮度可以發(fā)生快速變化，但總體的波形不會變化太快。一些譜線很寬(波長分布在很寬的范圍)，一些譜線較窄。通常來講，寬的譜線和窄的譜線的輪廓不會發(fā)生變化。在2010年的時候，通過斯隆數(shù)字巡天(Sloan Digital Sky Survey)發(fā)現(xiàn)了這個非常經(jīng)典的類星體：顏色偏藍，并且有很寬的發(fā)射線。然而，在2010年第二次測量的時候，它的譜線卻發(fā)生了變化。其中一個叫“氫-β”的發(fā)射線完全消失不見了，另一個叫做“氫-α”的`譜線也變得非常微弱。
拋開譜線不談，這個物體的亮度已經(jīng)變?yōu)樵瓉淼氖种?因此，之前曾經(jīng)一度被認(rèn)為是類星體的它，現(xiàn)在卻越看越像一個普通星系了。那么問題來了，是什么造成了如此迅速的變化?
一種最簡單的解釋是，一大片塵埃氣體云遮擋住了我們的視線，使類星體的吸積盤和圍繞它運行的氣體變得暗淡。如果真是這樣的話，那么就要求多個方向的光線都要被阻擋。拿太陽系做例子，即使太陽落山之后，它仍舊能夠照亮月球以及其它行星，因為它們面向太陽的方位不一樣。在這個類星體情形中，就好比有一個物體擋住了太陽所有照向行星的光線。天文學(xué)家經(jīng)過建立模型后發(fā)現(xiàn)，沒有單個氣體云可以做到觀測到的景象。
類星體的發(fā)現(xiàn)過程
20世紀(jì)50年代，天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡進行觀測時，發(fā)現(xiàn)宇宙中存在著大量的射電源，即發(fā)出很強的無線電波的天體。但是，用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測時，有不少射電源卻找不到相對應(yīng)的光學(xué)可見天體。1960年，美國天文學(xué)家馬修斯和桑德奇利用口徑5米的巨型望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)一個稱為“3C48”的射電源對應(yīng)一顆16等的暗星，其紫外輻射很強，光譜中有一些“莫名其妙”的發(fā)射線。兩年后，在澳大利亞有人發(fā)現(xiàn)另一射電源“3C273”也對應(yīng)一顆暗星。1963年，旅美荷蘭天文學(xué)家施密特拍攝了這顆恒星狀天體的光譜，發(fā)現(xiàn)其中有4條譜線相互之間的關(guān)系很像是氫元素光譜中的4條譜線。這一發(fā)現(xiàn)啟發(fā)了馬修斯等人，他們重新研究了“3C48”的光譜，證實那些“莫名其妙”的譜線原來也都是由熟悉的元素產(chǎn)生的，只是這一天體具有0.367的紅移量。人們經(jīng)過分析研究，判定它們不是銀河系內(nèi)的恒星，而是河外天體。
對于這種類似恒星而并非恒星的天體，人們稱它們?yōu)?ldquo;類星射電源”。以后，通過光學(xué)觀測又發(fā)現(xiàn)了一些在照相底片上具有類似恒星的點狀像，在它們的光譜中，發(fā)射線也有很大紅移，但不發(fā)出射電波，稱為“藍星體”。藍星體與類星射電源統(tǒng)稱為“類星體”。
類星體的發(fā)現(xiàn)進一步證明了宇宙間物質(zhì)的多樣性，為研究銀河系外天體的形成和演化規(guī)律提供了新的觀測對象。根據(jù)它們在照相底片上呈現(xiàn)出類似恒星的點光源像，天文學(xué)家推算其星體大小不到1光年，或只及銀河系大小的萬分之一，甚至更小。
類星體的顯著特點是具有很大的紅移，即它以飛快的速度在遠(yuǎn)離我們而去。類星體距離我們很遙遠(yuǎn)，在幾十億光年以外，甚至更遠(yuǎn)，但看上去光學(xué)亮度卻不弱，可見光區(qū)的輻射功率是普通星系的成百上千倍，而射電輻射功率竟比普通星系大上100萬倍。
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