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类星体的观测与研究

类星体的观测与研究. 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. 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

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类星体的观测与研究

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  1. 类星体的观测与研究

  2. 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

  3. 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”。

  4. 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。

  5. 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

  6. 什么是类星体 • 高光度 表：星系和活动星系的光度（尔格/秒）

  7. 小尺度 • 物质高度密集 爱丁顿光度 1043<L<1048 erg/s 则 105<M<1010M⊙

  8. 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

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

  10. Black Hole • M=108~1012 M⊙ • Ne=107~1010 cm-3 • Te=10000 ~ 25000 ◦K • D < 10 light years • Abundance  sun, may C,N,O more • Eating mass M=0.15 L46 -1 M⊙a-1  1.0 M⊙/year

  11. 标准的类星体光谱

  12. 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）

  13. 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

  14. 射线 • EGRET 0.1~10 GeV • Whipple 0.2~50 TeV • GLAST 0.1~300 GeV

  15. 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

  16. 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 ~105 • LAMOST

  17. SLOAN

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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）

  24. 天文学家 四人帮 • Arp • Hoyle • Burbidge • Nalikar

  25. 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

  26. 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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