类星体的观测与研究. 类 星 体 一 瞥类 星 体 一 瞥类 星 体 一 瞥类 星 体 一 瞥 类星体的发现 什么是类星体 类星体的多波段观测 宇宙探针 红移的本质.

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1 类星体的观测与研究

2 类 星 体 一 瞥类 星 体 一 瞥类 星 体 一 瞥类 星 体 一 瞥 类星体的发现 什么是类星体 类星体的多波段观测 宇宙探针 红移的本质

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4 类星体的发现 1908 年美国天文学家福茨 (Fath) 最早观测到了星系核中的发射线。发射线的存在标 志着该星系核可能处于某种活动状态 1918 年卡提斯 (Curtis) 发现星系 M87 的光学喷流 1918 年斯里弗尔 (Slipher) 观测到 NGC1068 中的宽发射线。后来证实这是一个塞佛 特星系 1934 年塞佛特 (Seyfert) 系统地研究了具有强发射线和有明显星系核的星系。这类星 系后来被命名为塞佛特星系 1950 年英国剑桥大学天文研究所开始对射电源进行系统地观测。发表了第 1 个射电 源表，简称 1C ，共包括 50 个射电源。 1954 年巴德 (Baade) 和闵可夫斯基 (Minkovski) 对天空中最强的射电源天鹅座 A 进行 了研究。用 5 米望远镜观测发现，其射电辐射是来自一个延伸天体。事实上早在 1944 年这个源就被一位天文爱好者瑞贝尔（ Reber ）用一架自制的望远镜发现。 1959 年剑桥大学天文研究所发表第 3 个射电源表，简称 3C ，共包含 471 个源。 3C 表 的发表为活动星系核的研究，尤其是类星体的发现提供了重要的资料。在此之前 的 2C 表发表于 1955 年，共含有 1936 个源。由于观测仪器的定标问题，这些源中许 多都是 “ 伪源 ” 。

5 类星体的发现 1960 年格林斯坦（ Greenstein ）和欧克（ Oke ）在从事白矮星巡天观测中发现了第一颗类星体， 可惜没有引起重视，立即予以发表。直到 1970 年才披露了他们的观测结果。 1963 年哈扎德 (Hazard) 等人在澳大利亚 Parkes 64 米射电望远镜上利用月掩星的机会准确测量了 3C-273 的位置，发现它是一个射电双源，中心天体具有发射线。 1963 年施密特（ Schmidt ）用美国帕洛瑪山天文台的 5 米望远镜准确地测量了 3C-273 发射线的 位置。破识这就是氢的巴尔末线，从此类星体正式被发现。 1963 年格林斯坦和马萨斯（ Matthews ）测量了 3C48 和其它几颗类星体的红移值。 1965 年桑德奇发现蓝星体或紫外超（ UVX ）天体有可能是类星体。许多这类类星体的射电辐 射并不强，为类星体的发现开辟了新的途径。 1966 年兹维基（ Zwicky ）在致密星系巡天中发现了一类新的活动星系核。其中包括第 1 个蝎虎 座 BL 型（ BL Lac ）天体，从此这类天体就依此命名。 1967 年马卡良 (Markarian) 开始了大规模的蓝色或紫外超星系的巡天观测。使用前苏联比拉干 天体物理台的 1 米口径的施密特望远镜加一顶角为 1.5 度的物端棱镜。这类星系被称之为马卡良 天体。马卡良天体的巡天工作一直持续到 80 年代，先后发表了 15 个巡天星表。巡天范围达 15200 平方度。共发现 1500 颗马卡良天体。 1975 年起奥斯米尔（ Osmer ）和史密斯（ Smith ）在智利泛美天文台（ CTIO ）用一架 60 公分的 施密特望远镜加物端棱镜寻找类星体，开辟了发现类星体的无缝光谱方法。

6 类星体的发现 1977 年由赫维特（ Hewitt ）和柏比奇（ Burbidge ）编辑 的第一个类星体总表问世，共包括 637 颗类星体。 2000 年由维隆（ Veron ）夫妇编辑的 “ 类星体和活动星 系核表 ” （第 9 版）发表。其中包括 13214 颗类星体。 2000 年基特峰天文台（ Kitt Peak ）发现 Z=5.50 的 类星 体（ J030117+002025 ） 2003 年维隆（ Veron ）夫妇编辑的 “ 类星体和活动星系 核表 ” （第 11 版）发表。其中包括 48921 颗类星体。 2003 年 SLOAN 巡天， Xiaohui Fan 等发现最大红移类星 体 Z=6.42

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8 什么是类星体 高光度 类型 射电 红外 光学 X 射线 旋涡星系 5  10 38 3  10 42 4  10 43 3  10 39 射电星系 10 42 ～ 45 2  10 42 1  10 44 3  10 41 Seyfert 10 40 ～ 45 3  10 46 5  10 43 10 42 ～ 45 类星体 10 44 ～ 48 4  10 47 10 45 ～ 47 10 46 表：星系和活动星系的光度（尔格 / 秒）

9 小尺度 物质高度密集 爱丁顿光度 10 43 <L<10 48 erg/s 则 10 5 <M<10 10 M ⊙

10 非热辐射谱 光变现象 不规则光变， 小时～天 喷流现象 jet ，光学或射电， 1pc ～ 1Mpc

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13 What is our Monster likely? X-ray H + He ++  54.4eV H + He  <54.4eV He H <13.6eV

14 Black Hole 12 M=10 8 ~10 12 M ⊙ Ne=10 7 ~10 10 cm -3 Te=10000 ~ 25000 ◦ K D < 10 light years Abundance  sun, may C,N,O more Eating mass M=0.15 L 46  -1 M ⊙ a -1  1.0 M ⊙ /year

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16 标准的类星体光谱

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23 如何探测宇宙 电磁波（光子）  射线 <0.01Å X 射线 0.01 ～ 100Å 紫外线 100 ～ 4000Å 可见光 4000 ～ 7000Å 红外线 7000Å ～ 1mm 射电波 1mm ～ m 宇宙线粒子 质子， α 粒子，电子，中子，  子，磁单极 中微子 e ，  ，  引力子（引力波）

24 类星体的多波段观测 光学波段 射电波段 X 射线波段 红外波段 完备的多波段样本

25  射线 EGRET 0.1~10 GeV Whipple 0.2~50 TeV GLAST 0.1~300 GeV

26 X 射线 Uhuru 1970 HEAO-1 1977 HERO-2 1978 白马（ Hakucho) 1979 天马（ Tenma) 1983 银河（ Ginga) 1987 EXOSAT 1983 ROSAT 1990 AXAF NASA 2000 XMM ESA 1999

27 光学 Markarian 15.5m ~500 Kiso （木曾） ～ 19.0m ~10000 Palomar BQS 16.2m ~100 LBQS ~18.5m 1054 Edinburgh/Cape BQS ~17.0m 240 HST WF/PC ~28.0m ~3000 SDSS ~20.0m ~10 5 LAMOST

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30 红外 红外的重要性 地面观测： 几乎所有 的新建大型望远镜都加红外 空间 IRAS ： 12,25,60,100  m 1983 ISO: 4 ～ 100  m 1995 WIRE: 12  m,25  m 1998.9.15 faint Starburst Galaxies ~5000 SPITZER: 3~180  m 2003

31 射电 15MHz~4.85GHz 3C 178M 4C 178M 5C 178M 6C 151M 7C 151M 8C 38M 9C 15M Texas 365M 87GB 4.85G GB6 4.85G Parkes 2.7G NVSS 1.4G FIRST 1.4G

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34 Slitless Spectroscopic Technique By Hoag, Smith, Osmer… in 1970’s From the slitless spectrum one can see Ly  1216 Å CIV 1549 Å CIII 1909 Å MGII 2798 Å Improvement: (1)To decrease the select effect (2)To increase the successful rate

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38 最遥远的天体是什么 类星体 Z=6.43 星系 Z=6.56 其它 Z= ? 星系

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42 宇宙探针 宇宙中最早形成的天体？ 引力透镜 Ly  线丛 D 丰度测定 D/H=2  10 -5 观测值 3  10 -4

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46 类星体的红移 / 红移的本质及其争 论 红移的极限 Z ＝ 5 ？ 红移的本质 宇宙论性 非宇宙论性 （二者兼之）

47 天文学家 四人帮 Arp Hoyle Burbidge Nalikar

48 非宇宙论性红移 亮星系周围类星体的数密度明显高于场类星体 类星体靠近星系，而彼此红移相差很大 亮星系本身存在着高红移的 “ 特区 ” 类星体和星系存在着统计上的相关性 类星体往往存在着特殊的排列和成团性 观测上没有发现黑洞模型的充分证据 “ 能量予莫 ” 矛盾依然存在 没有肯定的证据否定红移是非宇宙论性的

49 宇宙论性红移 类星体和一些活动星系核没有明显的本质区别 类星体光谱中的 H ， C ， Ca ， Mg ， Na 等的谱线都出现 在一般星系中 在几个和星系靠近的类星体中，观测到了红移值和星 系距离一致的吸收线 Ly  森林线是由宇宙中的氢云造成的 类星体对中观测到了属于对方的吸收线 观测到了类星体周围的气体云，且距离相同，表明类 星体是活动星系核 引力透镜现象 没有肯定的证据证明红移是非宇宙论性的

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56 谢谢

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