类星体 50 年:发光宇宙灯塔仍是谜团

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


五十年前,在《自然》杂志上,天文学家马丁·施密特发表了一篇简短的论文,指出一个名为 3C 273 的类星体物体离我们太远,不可能是银河系中的恒星。加州理工学院的施密特根据光谱观测得出结论,该物体很可能非常遥远(约 20 亿光年之外),因此非常明亮。在施密特 1963 年的论文发表后不久,3C 273 及其类似的物体被称为类星体,是“准恒星”物体的简称。

在类星体作为遥远灯塔被揭开面纱五十周年之际,它们的秘密仍然尚未完全解开,加州大学圣巴巴拉分校的物理学家罗伯特·安东努奇在 3 月 14 日的《自然》杂志上指出。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)“在过去的五十年里,我们在理解类星体方面取得了良好的进展吗?”安东努奇写道。“我认为没有。”

现在,类星体的一般图景相对而言没有争议——遥远星系中心的巨型黑洞吞噬气体甚至附近的恒星,因此在整个电磁频谱中发出明亮的光芒。这些活跃星系核(AGN),正如它们所知的那样,也可以发射高速粒子喷流,就像类星体 3C 273 的情况一样。


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安东努奇的抱怨是,对类星体的一般天体物理理解并没有变得更加详细。“天文学家在探测遥远的类星体方面乐此不疲,随着技术的进步,他们越来越接近宇宙大爆炸,”他写道。“但他们尚未理解类星体如何发出如此巨大能量的详细物理原理。”悬而未决的问题包括:类星体喷流中到底有哪些粒子?有多少能量分别进入喷流的电场和磁场?以及围绕黑洞旋转的物质吸积盘中到底发生了什么?

他写道:“我看到关于 AGN 的严肃理论论文越来越少,但越来越多的人努力在调查中寻找更多的类星体。“似乎在放弃理解 AGN 之后,现在社区专注于更适度的目标,即计算它们的数量。”

尽管如此,情况比 1971 年要好一些,当时施密特与人合著了一篇发表在《大众科学》上的文章,该文章仍然不得不反驳类星体是附近的奇异物体,而不是最初提出的且现在被广泛接受的遥远 AGN 这一观点。不过,一些措辞与安东努奇今天的评论惊人地相似。“至于类星体中观察到的巨大能量的最终来源,并不缺乏假设,”施密特和《大众科学》的弗朗西斯·贝洛写道。“对于辐射机制也没有达成一致……解决这些问题是当今天文学的主要挑战之一。”

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