揭秘宇宙最亮天体:类星体,超大质量黑洞的光芒使者

资讯 » 科技探索 2025-06-28

在浩瀚的宇宙舞台上,有一个角色以其非凡的亮度吸引着天文学家的目光——类星体。这些宇宙中的超级亮星,其光芒甚至超越了10万亿个太阳的总和,成为了天文学界探索的热点。

回溯至上世纪60年代,天文学界迎来了一个充满发现的黄金时期。类星体,与宇宙微波背景辐射、脉冲星、星际有机分子一同,被誉为当时的“四大天文奇观”。初遇类星体时,天文学家们对其身份倍感困惑。它看似恒星,实则不然;其射电波又与星系相似,却又有所不同。因此,类星体这一名称应运而生,用以描述这一神秘天体。

为了揭开类星体的神秘面纱,天文学家们与相对论专家携手合作,共同探索这一未知领域。广义相对论,这一研究宇宙的得力助手,终于在天文学观测技术进步的推动下,找到了施展才华的舞台。天文学家们通过深入研究,逐渐揭开了类星体的几个关键特征。

首先,类星体的距离令人叹为观止,通常以“亿光年”为单位来衡量。例如,60年代初发现的3C48和3C273类星体,分别距离地球45亿光年和20亿光年。其次,类星体的发光区域极小,仅在几光天至几光年的范围内。相比之下,我们所在的银河系直径达20万光年,类星体的发光区域显得微不足道。

然而,正是这微小的发光区域,却释放出了惊人的能量。类星体的亮度极高,功率通常是普通星系能量释放的上千倍。这一奇异现象引发了科学家们的广泛猜测,包括黑洞、脉冲星、超新星爆发,甚至白洞等假说。最终,黑洞假说得到了广泛认可,尤其是超大质量黑洞,其质量可达太阳的数百万倍至数十亿倍。

那么,超大质量黑洞是如何孕育出类星体这一奇异天体的呢?这离不开“吸积盘”的作用。黑洞本身并不发光,但吸积盘却能够释放出耀眼的光芒。当大量星际物质在黑洞引力场的作用下绕其公转并下落时,强烈的摩擦使物质温度升高,形成温度由内向外递减的吸积盘,并对外发出电磁辐射。虽然黑洞能够吞噬光线,但吸积盘并不在黑洞的视界以内,因此光线得以逃脱,形成了我们观察到的类星体光芒。

除了吸积盘外,类星体还与“喷流”现象紧密相连。喷流是从吸积盘两侧中心喷射出的粒子流,其速度接近光速。关于喷流的成因,目前存在多种理论。其中,Blandford-Znajek理论认为,在大尺度磁场条件下,旋转黑洞的能层能够分离出一束正能量能流,为喷流提供能量。

近年来,我国天文学家在类星体研究领域取得了显著进展。2025年4月,国家天文台、北京大学等单位的学者利用郭守敬望远镜进行光谱巡天观测,成功证认出1982个银道面背景类星体,其中1338个为新发现。这一发现打破了银道面区域类星体搜寻的难题,为后续研究奠定了坚实基础。

2024年2月的研究报告揭示了代号为J0529-4351的类星体,可能是目前已知宇宙中最亮的天体,其亮度比太阳亮500万亿倍。这一惊人亮度的背后,是其中心黑洞质量高达太阳的170亿倍,且增长速度极快,每天能够吞噬相当于一个太阳的物质。J0529-4351的吸积盘直径达7光年,是目前已知最大的吸积盘。

不仅如此,天文学家还在观测中发现了一个有趣的现象。2025年5月21日发表于《自然》杂志的一项研究显示,距离地球约110亿光年的一个类星体中,竟然隐藏着两个星系。一个是拥有活跃星系核的类星体,另一个是普通的规则星系。这两个星系质量与银河系相当,正在合并过程中。当伴星系运行到类星体射流前方时,被射流摧毁,导致其结构瓦解,分子云电离蒸发,只留下无法孕育新恒星的致密小团块。



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