類星體的發(fā)現(xiàn)得益于二十世紀(jì)六十年代射電天文學(xué)的發(fā)展。在此之前，人們無法區(qū)分恒星和類星體。截止1959年，劍橋射電天文研究組已經(jīng)發(fā)表了3個(gè)射電源星表。天文學(xué)家準(zhǔn)備確定這些射電源的精確位置，首先對(duì)射電源3C 273展開了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)它在可見光波段類似恒星，在射電波段輻射較強(qiáng)。

　　1963年，旅美荷蘭天文學(xué)家Maarten Schmidt對(duì)3C 273進(jìn)行了光譜觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)其具有寬發(fā)射線和吸收線，其中的發(fā)射線其實(shí)就是位置向紅端移動(dòng)的氫原子的巴爾末線系，通過與靜止系中的巴爾末線系比較，他最終定出了發(fā)射線的紅移。因此3C 273是第一顆被光譜證認(rèn)的類星體，Maarten Schmidt也由此被稱為發(fā)現(xiàn)類星體的第一人，從此拉開了發(fā)現(xiàn)類星體的序幕。

　　類星體最早命名為“quasi-stellar radio sources”，簡寫為QSO。Hong-Yi Chiu 于1964年將其改為“quasars”，即類星體。直到1970年，類星體這個(gè)名稱才被大家廣泛接受。

　　類星體的光度是星系的50到100倍，具有太陽光度的恒星的1000億倍，因此稱為宇宙中最亮的天體。類星體與脈沖星、宇宙背景輻射和星際有機(jī)分子被譽(yù)為20世紀(jì)60年代四大天文發(fā)現(xiàn)。它們的發(fā)現(xiàn)翻開了天文學(xué)研究的新篇章。

　　按照活動(dòng)星系核統(tǒng)一模型（見圖3），類星體是活動(dòng)星系核的一種，中心被質(zhì)量為太陽質(zhì)量數(shù)百萬到數(shù)十億倍的超大質(zhì)量黑洞主導(dǎo)，黑洞被一個(gè)氣體吸積盤包圍。當(dāng)中心黑洞從吸積盤中吸積物質(zhì)時(shí)，能量以電磁輻射的形式釋放出來，電磁輻射覆蓋整個(gè)電磁波段。類星體輻射的能量是巨大的；最亮的類星體的光度是像銀河系樣的星系的數(shù)千倍。類星體的紅移很大，紅移反映了退行，因此類星體的紅移是宇宙起源的。

　　類星體具有如下特征

　　1? 活動(dòng)星系核的一種

　　2? 中心黑洞主導(dǎo)

　　3? 高紅移（0.1-7）

　　4? 高光度（1042-1048erg/s）

　　5? 光變，時(shí)標(biāo)從天到年

　　6? 全電磁波段發(fā)射

　　7? 具有明亮的致密核區(qū)，圖像呈點(diǎn)源

　　8? 光譜具有強(qiáng)而寬的發(fā)射線

　　9? 具有非熱輻射連續(xù)譜，連續(xù)譜呈幕律形式

　　類星體在現(xiàn)代天文學(xué)研究中具有重要的研究價(jià)值。通過研究類星體可以研究吸積盤、黑洞的形成和演化、黑洞自旋、雙黑洞、黑洞與寄主星系的關(guān)系、Kα譜線輪廓等；類星體的吸收線可以作為研究不同紅移處的星際及星系際介質(zhì)的探針；大樣本的類星體可以研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)、重子聲學(xué)震蕩；高紅移類星體有助于研究宇宙早期的形成和演化，宇宙早期再電離，星系的形成與演化等。

　　另外，由于射電強(qiáng)的類星體位置的精準(zhǔn)性，可以作為天體測(cè)量的參考架，這對(duì)于發(fā)展空間天文和深空探測(cè)等都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

　　隨著大型觀測(cè)儀器的投入和使用，為了提升儀器的觀測(cè)效率，天文學(xué)家優(yōu)化了輸入星表。目前預(yù)選類星體候選體的方法林林總總，有多色截?cái)喾椒?、紫外超、紅外超、自行、射電和X射線波段搜尋、光變、機(jī)器學(xué)習(xí)方法等。

　　人類在類星體的發(fā)現(xiàn)方面取得了驕人的成績，如：帕洛馬-格林亮類星體巡天（The Palomar-Green Bright Quasar Survey，簡稱BQS）發(fā)現(xiàn)了一百多顆，大型亮類星體巡天（the Large Bright Quasar Survey，簡稱LBQS）發(fā)現(xiàn)了一千多顆，兩度視場類星體紅移巡天（2-degree Field （2dF） QSO Redshift Survey，簡稱2QZ） 發(fā)現(xiàn)了兩萬三千多顆，中國的郭守敬望遠(yuǎn)鏡（英文the Large Sky Area Multi-object Fiber Spectroscopic Telescope，縮寫為LAMOST）DR5發(fā)現(xiàn)了約兩萬顆，美國的斯隆數(shù)字巡天（the Sloan Digital Sky Survey，簡稱SDSS）DR16發(fā)現(xiàn)了750 414顆。

　　紅外探測(cè)器的發(fā)展促進(jìn)了高紅移類星體的發(fā)現(xiàn)。目前發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的類星體紅移7.085（Mortlock， D。 J。； et al。 2011，Nature）。盡管類星體是在射電波段發(fā)現(xiàn)的，但是90%的類星體是射電寧靜的，只有10%是射電強(qiáng)的。

　　既然類星體已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這么多顆，是否已經(jīng)足夠？實(shí)際上，盡管數(shù)量上看起來不少，但是類星體樣本大部分集中在低紅移，高紅移樣本大大缺乏。紅移越高，類星體越暗。在探測(cè)器超出星系探測(cè)極限時(shí)，一些遙遠(yuǎn)的類星體仍然可以探測(cè)到。暗弱的類星體有利于研究本宇宙之外的黑洞與寄主星系關(guān)系、黑洞與核球共動(dòng)演化等。所以我們有必要進(jìn)一步提高類星體的發(fā)現(xiàn)效率，尤其高紅移類星體。

　　綜上所述，可見類星體發(fā)現(xiàn)的數(shù)量增加遵循摩爾規(guī)律。下一代的望遠(yuǎn)鏡將促進(jìn)類星體數(shù)量以千倍的量級(jí)增長，如eROSITA和WFXT （a Wide-Field X-ray instrument）。隨著類星體觀測(cè)數(shù)量的增多，尤其高紅移類星體樣本的增加，我們?cè)趯?duì)宇宙的整體理解上將更上一個(gè)新臺(tái)階。

　　作者?·?簡介

　　張彥霞：中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員、首屆國際天文統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)會(huì)士、現(xiàn)任北京天文學(xué)會(huì)第十六屆理事會(huì)監(jiān)事、國際天文聯(lián)合會(huì)B3委員會(huì)“天文信息與天文統(tǒng)計(jì)”專委會(huì)組織委員會(huì)委員、國際雜志Frontiers in Astronomy and Space Sciences副編輯。主要從事天文信息與天文統(tǒng)計(jì)、天文大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)在天文學(xué)中的應(yīng)用等方面的研究。

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