類星體之爭

類星體是迄今為止人們發現的距離我們最遙遠的、最明亮的天體。因其像恒星又不是恒星，所以獲得了“類星體”的名稱。這是20世紀60年代著名的天文學“四大發現”之一。到目前為止，人類己發現數千個類星體。從發現時起，它就籠罩上了一層層的神秘面紗。隨著近半個世紀來觀測資料的積累和研究工作的進展，人們對它的探索雖說已經取得了不少成績，然而迄今為止它的本質仍是一個未解之謎。

1960年，美國天文學家馬修斯和桑德奇，用當時世界上最高倍的天文望遠鏡，觀察到了一個名叫3C48的射電源；但是隨后人們又發現，其實它不是一個射電星系，而是一顆顏色發藍的暗星。它的光譜中有一些又寬又亮的發射線，這些發射線在光譜中所處的位置很奇特，以至在長達3年之久的時間里，竟然無人能辨認出。

1963年，另一位旅美荷蘭天文學家施密特，又發現了距離我們有23億光年并且與3C48相類似的天體3C273。施密特在對3C273的光譜進行詳細研究分析后，發現它們不過是普通的氫光譜線；因而可以確定在這個天體上，并沒有什么地球人未知的新元素。

所不同的是，這些元素的譜線都向長波方向移動了一段距離，天文學上把這種現象叫做“紅移”。當一顆恒星背我們而去時，從地球上看，恒星的光波頻率會降低，波長會變長。這就是紅移現象。紅移值越大，則恒星離去速度越大，與我們距離越遠。一般恒星發生這種紅移現象時，移動的數量很小。可是這個星體的紅移量非常大，比一般恒星的紅移要大上幾百倍甚至上千倍。

這種新型的天體即使用最大的天文望遠鏡觀測，絕大多數也僅僅呈現為恒星似的微小光點。根據美國天文學家哈勃在1929年總結出來的規律，紅移的大小同星系與我們的距離成正比，紅移越大，星系距離我們也就越遠。這種巨大的紅移表明它們是極遙遠的河外天體。按照哈勃定律，可以推測出這些天體遠在幾十億光年甚至上百億光年以上。

當初，天文學家們正是因其貌似恒星而實非恒星，便將它們命名為“類星體”——意即“類似恒星的天體”。不過，后來發現有些類星體的周圍有微弱的星云狀包層，同時有一些有噴流狀結構，因此其外觀與恒星并不完全相似。所以嚴格說來，“類星體”這個名稱已經算不上名副其實了。

如今，多數天文學家認為，類星體乃是星系一級的天體，它們可能是某些活動劇烈的星系核心部分。經過科學家們的研究，類星體的發光能力極強，比普通星系要強上千百倍，例如3C273亮度為12.8星等，而太陽若放到其位置上，我們根本就觀測不到，因此類星體得到了“宇宙燈塔”的美名。更令人們非常吃驚的是，類星體的體積很小，直徑僅有普通星系的十萬分之一，甚至百萬分之一。

為什么在這樣小的體積內會產生這么大的能量?這一問題使得科學家們興趣倍增而又大傷腦筋。起初人們難以對它的能量來源作出解釋，便將此稱為類星體的“能源困難”。近年來，種種假說接踵而來。有人認為其能源來源于超新星的爆炸，并猜測其體內每天都有超新星爆炸。還有人分析是由于正反物質的湮沒。更有人推測類星體中心有一個巨大的黑洞，吸引并吞噬周圍的物質，同時以輻射的形式釋放出巨額的能量，單單這一過程已足夠提供為解決“能源困難”所需的全部能量。當然，要想撥開類星體的迷霧，還有待于科學家們辛勤探索。

另外，在類星體與我們之間的漫長距離上，存在著種種非常稀疏又非常暗弱的物質，通常人們是無法觀測到它們；但是，這些暗物質會吸收類星體的輻射，使類星體的光譜中出現各種附加的吸收線。研究這些吸收線，就可以反過來推知那些暗物質的情況了。這也是人們對類星體極感興趣的又一個重要原因。

關于類星體，目前尚有許多爭論，焦點就在于其距離究竟是否那么遙遠。測定類星體距離的依據正是它們的光譜線紅移。星系光譜線紅移的原因是它們都在有條不紊地彼此遠離而去。換句話說，星系紅移的本原乃是光源運動造成的多普勒效應。類星體既是恒星級天體，人們便猜想哈勃定律同樣也適用于它。于是，只要測出類星體光譜線的紅移量，就可以推算出它們的距離。然而問題在于：類星體的紅移量異常之大，如果用多普勒效應來解釋，則絕大多數類星體必定正在以每秒幾萬公里、十幾萬公里，甚至以接近光速的巨大速度退離我們而去。根據哈勃定律算出這類類星體與我們的距離遠達數十億乃至上百億光年。正是由于類星體既如此遙遠又顯得相當明亮。才導致了其產能率高得令人吃驚的“能源困難”。這時，有人便轉而懷疑：類星體是否果真如此遙遠?用多普勒效應來解釋類星體的紅移是否合理?就這樣，“類星體紅移本原”便成了當代天文學中的一大疑惑。

在探求類星體紅移本原時，天文學家有不同的意見，于是出現不少說法，如“宇宙學紅移”、“非宇宙學紅移”、“速度紅移”等等。遵循完全不同的思路，還先后有人用“光子老化”、“基本物理常數的變化”等越出傳統物理學框架的大膽假說，來解釋河外天體紅移的本原。但是它們迄今尚未得到任何物理實驗和天文觀測事實的支持。

總的說來，在現階段，絕大多數天文學家認為類星體紅移具有宇宙學本質。例如，按照一定的標準將類星體分類，將某一類類星體當作具有相同絕對光度的“標準燭光”，結果表明，它們大致遵循哈勃定律。又如己在幾個星系團內各發現一個類星體，而這些類星體的紅移與相關星系團的宇宙學紅移相近等等。

但有不少天文學家，如美國的阿普認為，類星體具有非宇宙學的本質。而美國基特峰天文臺臺長伯比特則認為，類星體紅移既有宇宙學紅移，也有非宇宙學紅移。

大部分天文學家根據類星體光譜有較大的紅移，認為類星體是相當遠的天體。但是后來幾位天文學家指出，至少有一些類星體距離地球比較近。他們的主要證據是在那里一顆類星體與一個多普勒位移小得多的星系有明顯的聯系。美國國家射電天文臺的卡里利和他的同事，對上述令人頗感興趣的失偕的類星體——星系樣本進行研究。更令人驚奇的是，類星體的速度居然超過了光的速度。1977年以來的發現證實，還是那顆3C273，它的內部有兩個輻射源，并且它們還在相互分離，分離的速度竟高達每秒2880000千米，是光速的9.6倍。不僅如此，繼此之后，人們還相繼發現了幾個“超光速”的類星體。簡直不可思議!因為迄今為止地球上的人類普遍認為，光速是不能超越的，然而上述發現又是那樣的奇特，不能不讓人感到困惑不解。

[責任編輯] 蒲 暉