花熊爸爸2018-04-25 21:03:41

簡單的說：

類星體是一類特殊的天體

，是宇宙中最亮的天體，是活動星系核的一種。

因為它們與普通的恆星在可見光波段看上去沒有區別，所以被叫做“類星體”。

類星體的中心是一個超大質量黑洞（不是大家通常認識的那種恆

星死亡超新星爆炸產生的小黑洞），它的能量的來源是中心超大質量黑洞吸積周圍氣體和塵埃而釋放的引力能。 說它的中心是黑洞的說法是正確的。

下面是詳細版，沒有耐心看就不要繼續了^_^

題外話

因為這個問題的專業性，雖然感覺回答這個問題基本上沒什麼人會去看，但因為我靠著對類星體研究拿的學位，工作後發表的主要文章也是圍繞類星體的觀測和性質研究而展開，覺得還是有必要對這個問題進行回覆以便更多的人對類星體有所瞭解。

類星體之名

類星體，英文名為Quasar，也常寫為QSO。QSO是Quasi-Stellar Object的縮寫。QSO的紙面意思是“類似恆星的天體”

，可以說它的漢語名字“類星體”在翻譯時是完全做到了信達雅的。就類星體的重要性而言，

類星體

與

脈衝星

（女研究生貝爾和導師休伊什，休伊什獲得1974年諾貝爾物理學）、

微波背景輻射

（彭齊亞斯和威爾，獲得1978年諾貝爾物理學獎）和

星際有機分子

並稱為20世紀60年代天文學“四大發現”。

類星體的發現

類星體的發展可以說和二戰的科技進步有密切的關係。第二次世界大戰期間，由於戰爭的需要，無線電技術（軍用雷達技術）有了長足的發展。二戰後，大批退役雷達轉為民用客觀上促進射電天文學的發展。與雷達的先主動發射無線電波，再接收被探測目標反射的回波不同；射電望遠鏡不發射無線電訊號，只是被動的等待遙遠天體自身輻射無線電訊號穿越漫長星際空間到達望遠鏡的接收裝置，從而實現對天體的測量。

得益於射電天文學的發展，在上個世紀五十年代，天文學家使用射電望遠鏡發現在天空中有很多無線電（為行文方便，後面統一寫做“射電”）訊號很強的天體（專業說法：強烈射電輻射的射電源）。但是由於當時射電望望遠鏡空間解析度差，只能大致知道這些射電訊號來源的大致方位，很難把這些射電訊號天體和光學看到天體對應起來（天體發射的訊號都是多波段的，從X射線、紫外線、光學（也就是可見光），到紅外線和射電波段都有輻射），因此大多數的射電訊號都沒法證認。

六十年代初，天文學家在射電源3C48（3C48是天體編號，3C指的是劍橋射電源第三星表，3C48是3C星表第48個天體）附近找到一個16等的和恆星看起很像（形狀像一個點）的天體，從可見光來看這個天體的顏色偏藍（太陽在太空看是偏橘色的黃色，但地球大氣的存在，我們看到的太陽是白色。3C48的顏色偏藍，說明3C48發射光線偏向於更高的能量，對應的溫度要比太陽更高），並且在光譜（光譜的概念可以參考牛頓的三稜鏡實驗，把太陽光色散成彩虹。把不同顏色的光的強度和光的顏色做成一條變化的曲線就是光譜）上有很多沒有發現過的發射線（先記住這個概念，後面會有圖解釋）。天文學家之後又發現很多這樣的天體，但當時並不知道這些天體究竟是什麼。

到了1963年，Hazard準確測量3C273射電訊號和恆星形狀的光學對應體；Schmidt拍攝它的光學對應體（相同位置的發射光學訊號的天體）光譜，發現它的光譜上沒有證認的發射線是紅移的氫元素的（巴爾末線系）發射線，可以計算出對應的紅移是0。158，這個天體和地球的距離要遠遠地超過了銀河系的尺度。3C273是人們確認的第一例類星體。

3C273之謎被破解之後，天文學家開始分別從強射電輻射源和顏色藍（紫外光強）的光學源中尋找更多的類星體。這兩種不同的方法就導致了不同的名字，分別是類星射電源（Quasi-Stellar Radio Source，逐漸變成Quasar）和類恆星天體（Quasi-Stellar Object，縮寫為QSO）。現在Quasar和QSO這兩個單詞基本是通用的，但基於歷史原因所指天體還是有所區別，比如Quasar偏向於指射電訊號強的類星體（射電訊號強在天文學上叫射電噪，radio loud）。從這裡可以發現，天文學家對宇宙的認識，實際上就是盲人摸象。不同的天文學家使用不同的手段對天體進行觀測認識，然後對這一類天體取一個名字。後來對這類天體認識加深，發現原來這些叫不同名字的傢伙實際上是同一種東西啊。

類星體的觀測特徵

1、從可見光也就是光學波段來看，類星體長得和恆星很像，都像一個點源，角直徑小於1″。這個特點從類星體的名字就可以知道。

（3C273的Hubble影象）

2、有豐富來自不同元素的強度很強發射線，如下圖展示的那些或寬或窄的尖峰。也正是靠著這些發射線我們才能計算出類星體的紅移，知道它和我們之間相隔的距離。

（類星體的光學光譜）

3、在不同波段都有很強的輻射，光子能量從高到低分別為X射線、紫外、光學、紅外、射電，這些不同波段的輻射對應著類星體的內部結構和氣體性質。使用工作在不同波段的望遠鏡（例如FAST這種射電望遠鏡、LAMOST這種光學望遠鏡、XMM-Newton這種X射線望遠鏡）都能對類星體觀測，看到的性質也不盡相同。

（NGC 4278的X射線影象）

（類星體的不同波段輻射強度，天文學上叫做能譜分佈，也就是SED）

4、不同波段都有亮度上的變化，但變化沒有周期性，時間範圍從幾個月到幾個小時不等。

（NGC 4278的X射線強度的變化，單位是天）

5、 離我們都很遠，也就是有很大的紅移。宇宙中類星體活動的高峰時期對應於約2億年前的紅移。截至2017年，最遙遠的已知類星體是ULAS J1342 + 0928紅移z = 7。54，從我們看到的這個類星體的光線在宇宙年輛只有6億9000萬年時就被髮射出去了。

6、類星體的光度（亮度）非常高。儘管從地球看類星體看起來很暗，但它們實際上是已知宇宙中最明亮的物體。3C 273的平均視星等為12。8（足夠明亮，中型業餘望遠鏡看到），但它的絕對星等為-26。7。3C273的光度大約是太陽的4萬億倍，或者是銀河系等大型星系光度約100倍。目前已知最亮的類星體的亮度要比銀河系的光度高數千倍。

類星體是什麼？

透過大量的觀測，現在天文學家對類星體已經達成了一定的共識，那就是

類星體實際是一類活動星系核（Active Galactic Nucleus，縮寫為AGN），並且是活動性最強、光度最高的那一類AGN。

除了類星體，AGN還包括塞佛特星系（Seyfert Galaxies）、射電星系（Radio Galaxies）、蠍虎座BL型天體（BL Lac Objects）、光學激變天體（Optically Violent Variable，縮寫為OVV）、Blazar和低電離核發射線星系（LINER）等。這些不同的類別及其命名是由於歷史原因造成，之前並沒有統一的分類標準。

那麼AGN又是什麼呢？

AGN是活動星系的核心。而活動星系是一類特殊的星系， 在這類星系的核心存在著猛烈的活動現象或者劇烈的物理過程，例如產生超過恆星內部核反應的能量，相對論性高能粒子的產生，非熱（不是黑體輻射）輻射，高能X射線和伽馬射線，物質的噴射和爆發現象等。AGN就是這類活動星系明亮的核心部分，尺度大小非常小，通常在1光年上下，只佔整個星系的很小一部分。

它們共同的本質（當然類星體也不例外）是：星系的核心有一個

超大質量黑洞

（質量一般為太陽質量的幾百萬倍，到幾十甚至幾百億倍），附近的氣體和塵埃甚至一些離得近的恆星，在黑洞的強大引力作用下被吸引下落，最終圍繞的黑洞周圍，形成了一個

高速旋轉的巨大的盤狀結構（吸積盤）

。吸積盤中具有耗散作用，氣體會被加熱到很高的溫度，同時不斷損失角動量，逐漸下落到黑洞中央，與此同時

釋放出巨大的引力能，以電磁波的形式輻射出來

。從這裡我們可以看出，包括類星體在內的AGN發射出來的能量的來源，不是核聚變（恆星的能量來源），而是來自於引力能釋放。

（類星體ULAS J1120+0641吸積盤結構藝術想象圖）

我是南極觀星人，主業是在南極看星星，也是《寶寶的物理學》和《玩轉星球》譯者，歡迎 關注 我

火星一號2018-01-02 22:38:30

類星體其實就是位於星系中心活躍的超大質量黑洞，在這種黑洞周圍存在吸積盤，由於黑洞的引力作用，使吸積盤中的物質發生劇烈摩擦，從而釋放出強烈的電磁輻射。早前天文學家發現這種天體時還不清楚這是活躍的超大質量黑洞，誤以為這是一種新的天體，所以將其命名為類星體。