类星体是宇宙动物园的“超级巨兽”

宇宙中各个天体好似组成了一个宇宙动物园，天文学家把各个星系比喻为宇宙动物，在宇宙动物园中处于绝对霸主地位的类星体好似超级巨兽。第一次发现类星体已有半个世纪之久，但今天的天文学家仍然对类星体的神秘性缺少了解，宇宙中最为明亮的天体聚合体有基本的运行法则，一筹莫展的天文学家在半个多世纪的探索中成了“迷失的一代”。天文学家在50多年前第一次发现和测量了遥远的类星体，宇宙中最为明亮的天体与地球的距离通常有几十亿光年，在类星体的核心隐藏一个驱动了整个类星体运转的超大质量黑洞。类星体实际上是早期的星系形态，星系中心的黑洞和周围的大批恒星聚合为类星体。

50年历史的天文大发现打下了类星体物理学研究的基础，科学家播下了类星体研究的种子，期待着科学研究的种子在阳光雨露滋润的土壤中生根发芽，渐渐长成参天大树，然而，50多年过去了，类星体的研究进展没有达到预期的目标，神秘性的类星体依然锁定在云里雾里之中。传说在的英国尼斯湖有一个怪兽之谜，天文学家可以把宇宙海洋中的类星体看成是超级怪兽之谜，有两种不同的比喻，一是把宇宙比喻为一个超级的动物园，类星体是宇宙动物园中的超级巨兽，一是如果把宇宙比喻为一个超级的海洋，类星体是宇宙海洋中的超级岛屿。

《自然》杂志刊载了安托努奇的一项研究成果，位于圣巴巴拉的加州大学的天体物理学家罗伯特·安托努奇解释了类星体谜团形成的原因，在过去的50多年，天文学家已发现了数千个类星体，但他们没有构建一套有效的物理模型，解答不了类星体巨量辐射形成的原因，现在没有预测性的类星体理论，安托努奇不无自嘲地期待外星人的到来，也许只有未来的外星人能够告知类星体的所有奥秘。

类星体是宇宙中最明亮的天体，类星体在电磁波谱线图上显示了宽阔的范围，，类星体的名称源于电磁波辐射能量的特征，天文学家将类星体的电磁辐射特征称为“类星射电源”，这类电磁波光谱源于一个整体性的信号源，好似从一颗恒星发出的辐射，类星体的英文缩写指出了基本的含义。很多被观察到的类星体发射了以接近光速向外喷发的束流，喷出的射电粒子在类星体的附近区域形成了巨大的波瓣。

类星体和其它类型的活跃星系核标志了星系形成的过程，类星体是星系在自身生命周期中所处的一个特别阶段，在类星体中心潜居的黑洞对星系的生命历程产生了巨大影响。类星体的质量可以达到太阳质量的100多亿倍，张开大嘴的中心黑洞不断地吞咽大量气体、尘埃和其它天体物质。从遥远的过去到现在，类星体出现了明显的变化，中心黑洞大量吞噬物质的现象在遥远的过去表现得十分剧烈，但在今天却表现得安宁而文雅，目前，类星体中心的黑洞在漫漫长夜中“忍饥挨饿”，缺少周围气体物质的养料，在星系内独自徘徊，银河系内的类星体也是如此。

天文学家没有停止对遥远类星体的观测和记录，宇宙深空的观测距离越来越远，与人们在地球上体验的“时间换空间”概念不同，天文学家在太空的观测和记录中应用了“空间换时间”原理，时间的回溯转换成空间的测量，天文学家观测的距离越是遥远，越是接近了宇宙开始的年龄，观测的极限距离从理论上讲几乎到了宇宙诞生的时刻，宇宙大爆炸的发生相当于历史概念的“自从盘古开天地”，“盘古”是一个人文的传说，天文学家在最遥远的太空寻找宇宙起源的踪迹。

人类的科学认识追溯到了137亿年前宇宙大爆炸的时刻，然而，人类对类星体的科学认识却只留下片段和模糊的印象。加州大学的天体物理学家安托努奇解释说，射电源理论在过去的50多年没有发生实质性的变化，没有解决其中的基本问题，包括了类星体的喷射和波瓣是否由电子和质子或电子和正电子构成？粒子束内的质子是否如同宇宙射线一样携带了大量能量？这些能量是否均匀地分布在电场和磁场中？只有很好地回答了以上的基本问题，才能设定喷射束和波瓣的能量范围。

以非常小的黑洞为依托建构了物理模型，但不能帮助天体物理学家解决类星体的问题，小黑洞模型与类星体的观测有很大的不同，物理学家对模型条件给出了过多的特别假定，几乎不能将小型黑洞所在星系的吸积盘按比例地扩大到大型黑洞所在星系的吸积盘。超大质量黑洞构成了类星体的核心，在大质量黑洞与小质量黑洞的周围有不同数量的物质，类星体的光谱线十分明亮，从小型黑洞周围的物质发出的光谱线则要暗淡得多。

可以建构一个更好的类星体模型，加州大学的安托努奇督促科学同事开发一套先进的计算机模型，在观测中使用灵敏的X—射线望远镜。从黑洞的周围物质接收了可见光和不可见光，X—射线望远镜收集了星系的“中央引擎”——黑洞周围的信息，科学家在解开类星体的诸多谜团时获得了关键性的数据，有可能最终解开类星体的奥秘，没有制定一份解开类星体奥秘的时间表，安托努奇的思绪带有几分遗憾的色彩，他怀疑自己是否能够活到谜底最终揭晓的那一天，或是上了天堂，或是到了地狱，生命不是永恒的，在科学的探索中走完自己的一生，科学家对人生的使命和幸福有独特的理解。

（编译：2021-3-15）

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