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人类首次发现高红移类星体 共动距离已经超过288亿光年【图】

时间:2019-03-04 09:27:49 作者:zl001 来源:探索宇宙网编辑整理

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类星体是人类观测到的非常遥远的天体,而高红移的类星体距离地球可超过100亿光年。类星体小于星系,但能量却要比星系释放的要多很多。目前所发现的这颗高红移类星体的共动距离已经超过288亿光年,远大于人类现在能观测到的宇宙范围。

类星体是类似恒星天体的简称,又称为似星体、魁霎[shà]或类星射电源。长期以来,它总是让天文学家感到困惑不解。类星体是人类观测到的非常遥远的天体,高红移的类星体距离地球可达到100亿光年以上。

类星体是一种在极其遥远距离外观测到的高光度天体,80%以上的类星体是射电宁静的。类星体比星系小很多,但是释放的能量却是星系的千倍以上,类星体的超常亮度使其光能在100亿光年以外的距离处被观测到。据推测,在100亿年前,类星体数量更多。

ULAS J1120+0641是一颗报告于2011年6月29日的类星体。它是人类发现的第一颗红移值在7以上的类星体,截止2011年9月,它是已知离地球最远的类星体。亮度是其他已知类星体亮度的100倍以上。这么编码复杂的名字由何而来,其实它有深刻的含义。

ULAS是UKIDSS Large Area Survey的缩写,J是指历元为J2000,1120+0641指这颗类星体位于赤经11h 20m,赤纬+06° 41′的天区(属于狮子座,位于恒星西上将附近)。它是由位于夏威夷的英国红外线望远镜所进行的英国红外深空巡天项目(UKIRT Infrared Deep Sky Survey,UKIDSS)所发现的。

在发现ULAS J1120+0641之前,这个科学家小组花了数年的时间,希望找到红移值超过6.5的类星体。而ULAS J1120+0641远远超过他们的期待,红移值超过了7。由于UKIDSS只是一个近红外线光度调查,只能判断ULAS J1120+0641的红移值在6.5以上。在宣布他们的发现前,这个小组使用北双子座望远镜和甚大望远镜对它的光谱进行进一步分析,并最终确定它的红移值为7.085±0.003。

这意味着它的共动距离为288.5亿光年(虽然这个数值远远大于目前人类所能观测到宇宙,但并非矛盾,而是因为光源自发出光后,光源本身仍在运动,这种距离叫做“共动距离”)。ULAS J1120+0641也因此超过CFHQS J2329-0301,成为迄今位置人类所知最远的类星体。

从地球上看到的来自类星体的光线是约130亿年以前发出的,距大爆炸仅有7.7亿年。这比CFHQS J2329-0301早了约1亿年。ULAS J1120+0641的光度估计在6.3×10太阳光度。它的能量主要是通过一个质量为2(+1.5/-0.7)×10太阳质量的超重黑洞输出。

黑洞的理论解因类星体而重新被关注

基于类星体的小尺度和大能量,其能量转换效率远不是恒星内部的核反应所能解释的。后来天文学家发现,这可以用中心致密天体周围的物质所释放出的巨大引力能来解释。在排除了多个可能之后,黑洞这一理论上已经存在的推测才重新引起了人们的关注——人们认为最可能的中心致密天体就是超大质量黑洞。

1980 年,天文学家发现了3C273 周围的星云状物质,从而确定出它的本质——星系。类星体周围有星云状物质,这说明了黑洞位于星系的中心,黑洞确实存在。这方面的另一证据,已经从邻近的星系中心观测到有大量的物质从中心喷发出来,而这种现象说明了黑洞的存在。

实际上,在20 世纪70 年代左右,俄罗斯的森亚叶夫(Rashid Alievich Sunyaev)等发现,有大量的恒星是以双星形式存在,即双星系统。如果在一个双星系统中,一颗恒星塌缩形成了黑洞,那另一颗恒星将继续围绕它运动。但因为黑洞无法可见,整个系统看起来好像是一颗恒星孤立地围绕某一轨道运动。另外,他们还证明了,由于黑洞的巨大引力,黑洞将从其伴星上吸引物质,这一过程将产生大量的X 射线辐射。他们认为,如果某些天体符合这两个特征,将表明它们很可能是黑洞的候选体。终于,天文学家在1979 年发现这样一个黑洞候选体。天鹅座X-1 所在的天区中发现了X射线辐射,有一颗恒星看起来像是双星中的一颗,却看不到另一伴星。几年之后,天文学家证实了天鹅座X-1 正是黑洞所在地。当然这是在类星体引起人们重新关注黑洞这一理论预测的实际可能性之后所发生的事情。

从1915 年爱因斯坦场方程的提出,到预言黑洞存在的奇性解的提出,到类星体的发现引发物理学家对探索黑洞存在与否再次充满热情,到第一颗黑洞候选体的证实,到最后类星体本质的最终验明,一路的波澜起伏见证了黑洞从理论预言到普遍认为是实际存在的天体的过程,也正式开启了类星体领域的研究。类星体的本质是什么,这一问题在1963 年的答案是: 它不是恒星。1980 年答案继续推进成:它是星系的中心致密区域,它的能量来源之谜可以用黑洞对物质的吸积来解释。

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