Astronomy 版 (精华区)

　　天文学家首次研究的深空里的射电源，其存在似乎与含有湍
动气体的延伸的天体有关：蟹状星云、远星系等等。然而，有些
射电源看上去异乎寻常的小。由于射电望远镜越来越精密，对射
电源的观测也越来越清晰，人们开始发现，射电波可能是由单个
恒星发射出来的。
　　在这些射电致密源中，有几个已经知道是3C48、3C147、3C1
96、3C273与3C286。“3C”是“剑桥第三射电星表”的缩写。这
个表是由英国天文学家M.赖尔和他的同事编制的，后面的号码表
示这个射电源在表中的位置。
　　1960年，美国天文学家桑德奇用5米（200英寸）口径的望远
镜对含有这些射电致密源的区域进行了仔细地搜寻；每个区域果
然都有一颗恒星好像就是射电源。被探测到的第一颗恒星是与3C
48联系在一起的恒星。 在3C273天区中，最明亮的一个天体的精
确位置是哈泽德在澳大利亚测到的，当月球从这个天体前经过时，
他记录下了射电中断的时间。
　　这些有关的恒星在以前对天空进行的照相扫描中早已被记录
了下来，过去它们一直被认为只不过是我们银河系的暗弱成员。
但是，在它们不寻常的射电辐射的刺激下，对它们又进行了仔细
地拍照，现在证明完全不是那么回事。暗弱的星云状物质被证明
与某些天体有联系， 而3C273显示出从它里面喷射出一小股物质
喷流的迹象。 事实上，有两个射电源与3C273有关：一个来自这
颗恒星，一个来自这股喷流。另外有趣的一点是，在仔细地研究
以后，发现这些恒星含有非常丰富的紫外光。



图：3C273的射电照片

　　事情似乎是这样，射电致密源尽管看起来像是恒星，但它们
终归不是普通的恒星。它们最后被称为类星射电源（类星意思是
“与恒星相似”）。由于这个词对天文学家来说越来越重要，但
念起来很不顺口，于是，1964年，中国血统的美国物理学家邱洪
宜（音译）把这个词缩略成类星体，就这样，一个拗口的字眼永
久地进入了天文学词汇。
　　很明显，类星体非常有趣，有必要使用包括分光镜在内的全
部天文技术来进行研究。天文学家桑德奇、格林斯坦和M.施密特
等人，经过艰苦的努力终于得到类星体的光谱。当他们在1960年
完成这项任务时，发现有许多陌生的谱线他们无法辨认。而且，
有一个类星体产生的谱线与任何其他类星体的谱线都不相同。
　　1963年，M.施密特再次研究3C273的光谱， 这颗最明亮的类
星体显示出最清晰的光谱。在光谱的6条谱线中有4条排列方式看
起来与氢谱线的线系十分类似，不过氢谱线的线系不应该存在于
这些谱线被发现的地方。但是，难道这些谱线不可能本来在别的
地方，因为它们向光谱的红端位移，才出现在它们被发现的地方
吗？如果真是这样，它们的位移会是很大的。曾有人指出，它们
以大约每秒40000公里的速度退行。这个数值似乎让人无法相信，
而且，如果这种位移现象存在的话，另外两条谱线也应该能证认
出来：一条表示失去两个电子的氧；另一条表示失去两个电子的
镁。
　　施密特与格林斯坦转而研究其他类星体的光谱，他们发现，
只要假定有巨大的红移，它们的谱线也能证认出来。
　　这样巨大的红移固然可以由一般的宇宙膨胀产出；但是，如
果按照哈勃定律把红移换算成距离，结果证明，类星体根本不可
能是我们银河系里的普通恒星；它们应该在已知的最遥远的天体
之列，距离地球几十亿光年。
　　到20世纪60年代末期，一次集中地搜寻发现了150个类星体。
对其中110多个的光谱进行了研究。 这些类星体中的每一单个类
星体都显示出大的红移，确实比3C273类星体的红移大。 它们中
有两个类星体的距离估计大约有90亿光年。
　　如果类星体真像红移显示的那样远的话，那么，天文学家就
会面临一些迷惑而难解的问题。举例来说，这些类星体必定非常
地明亮，才能在如此遥远的地方仍然显得那么亮；它们一定是整
个普通星系光度的30～100倍。
　　然而，如果真是这样，如果类星体具有一个星系的形式和外
表的话，那么，一个类星体含有恒星数目应该是一个普通星系的
100倍，而且其大小也应该是一个普通星系的5倍或6倍。 即使在
它们那样遥远的距离，在大型望远镜里也应该呈现出清晰的卵形
光斑。然而它们并不形成光斑，即使在最大的望远镜里依然是星
状的点。因此，尽管它们特别明亮，在体积上可能比普通星系小
得多。
　　另一种现象也着重说明类星体的体积是小的；因为早在1963
年，人们就发现，类星体发射出的能量，不论在可见光区域还是
射电波区域，都会发生变化。几年期间的记录表明，其增减幅度
多达三个星等。
　　在如此短的时间内，辐射有这样明显的变化，它一定是一个
小天体。小的变化可能是由天体的某些局部区域增亮或变暗造成
的；但是大的变化，则一定与整个天体有关。如果整个天体与变
化有关的话，那么，在发生变化的时间内，某种效应一定会横跨
天体的全部宽度。但是任何效应都不能快过光速；因此，如果一
个类星体在几年的时间内就发生明显的变化，它的直径不可能大
于1光年。 实际上，一些计算结果表明，类星体的直径可能小得
只有1光周（即光在一星期内走过的路程，等于8000亿公里）。
　　体积如此小而亮度又如此大的天体，它们耗费能量的速率必
定非常大，因而储存的能量不会持续长久（除非有某种现在想象
不到的能源，而这并不是不可能的），一些计算表明，一个类星
体以如此巨大的速率放出能量，只能维持100万年左右。 这样看
来，我们所看到的类星体是在不久之前（从宇宙的角度来说）才
形成的；而且必定有些天体过去是类星体，如今已不再是类星体
了。
　　1965年，桑德奇宣称，他发现的天体可能的确是一些年老的
类星体。它们看起来像是普通的蓝星，却同类星体一样有大的红
移。它们同类星体一样又远又亮又小，却没有射电辐射。桑德奇
称它们为蓝星体，简称为BSO。
　　蓝星体的数量似乎比类星体多得多，1967年曾估计，我们的
望远镜所能看到的蓝星体总数为10万个。蓝星体比类星体多得多，
因为天体以蓝星体的形式存在的时间比以类星体的形式长久得多。
　　在天文学家中，认为类星体是非常遥远的天体的观点并不普
遍。有人认为，类星体的巨大红移可能不是宇宙学红移，就是说，
它们不是宇宙通常膨胀的结果，它们大概是比较靠近那些由于某
种局部原因（例如，被以巨大的速度从星系核内喷射出来）正在
急速远离我们而去的天体。
　　这种观点的最热心的支持者是美国天文学家阿普，他提出，
有些类星体似乎与天空附近的星系有物理上的联系。如果真有联
系，它们的距离应该是一样的。因为星系的红移比较小，所以类
星体的比较大的红移不可能是宇宙学红移。
　　另一个令人困惑的问题是20世纪70年代末期的一项发现。类
星体内部的射电源（用现今的长基线射电望远镜能够分别探测到
它们）似乎在以几倍于光速的速度分离开去。按照目前的物理理
论，超过光速的速度被认为是不可能的，但是只要设想类星体果
真像想象的那么遥远，这种超光速就有可能存在：如果它们实际
上距离比较近，则它们分离的速度就会比光速小。
　　然而，类星体距离比较近的观点（也就是说它们没有那么亮，
也不产生那么多的能量，从前可能解除这种困惑）并没有得到多
数天文学家的赞同。一般的观点是，支持宇宙学距离的证据占绝
对优势；阿普的有关物理联系方面的证据并不充分；而视超光速
是光学幻觉下的结果（而且人们已经提出了一些似乎有理的解释）。
　　但是，如果类星体真的像它们的红移所显示的那样远，而且
真的是如此小，然而却如此明亮，又具有如此大的能量的话，它
们到底是些什么东西呢？
　　最可能的答案要追溯到1943年，当时美国天文学家赛弗特观
测到一个奇特的星系，具有一个非常亮而又非常小的核、后来又
陆续观测到了几个同类型的星系，现在我们把这些星系统称为赛
弗特星系。虽然到20世纪60年代未只发现了12个这种星系，但是
推测可能有1%的星系是赛弗特星系是有道理的。



图：赛弗特星系NGC7742，1998年10月23日，哈勃望远镜

　　赛弗特星系会不会是介于普通星系与类星体之间的天体呢？
它们的明亮的中心所呈现的亮度变化，使它们的中心几乎显得像
类星体一样小。如果它们中心的亮度进一步增强而星系的其余部
分进一步暗弱的话；它们将变得与类星体无法区别；而且，有一
个3C120的赛弗特星系看起来几乎就是一个类星体。
　　赛弗特星系只有中等的红移，而且并不十分遥远。类星体会
不会是非常遥远的赛弗特星系？这些星系远得使我们只能看到它
们的亮而小的中心，而且远得使我们只能看到最大的星系，而正
是这些最大的星系给我们以类星体特别明亮的印象。反过来，我
们是否可以正确地推测，类星体尽管非常遥远，但仍是我们能够
看到的非常大的赛弗特星系？
　　确实，最近拍摄的照片显示出类星体周围有雾状物的迹象，
似乎表明是一个暗弱星系包围着小而活跃并且非常明亮的中心。
因此我们可以假设，距离我们10亿光年以外的宇宙的远方，就像
我们比较邻近的区域一样充满着星系。然而，这些星系大都暗弱
得用光学的方法分辨不出来，因此，我们只看到它们之中最大和
最活跃的星系的明亮中心。