在浩瀚无垠的宇宙中,黑洞曾一度被认为是最为强大和神秘的天体,其强大的引力场使得任何物质一旦靠近都难以逃脱,连光线也不例外,宛如宇宙中的一个 “无敌霸主”。可是,随着天文学的不断发展,类星体的发现打破了这一认知。类星体,这个神秘的天体,以其独特的性质和惊人的能量,展现出了超越黑洞的强大力量,让人们对宇宙的奥秘有了新的认识和思考。
类星体,从名字就能看出它与星体结构有相似之处,但又并非传统意义上的 “星”。其结构与我们熟知的恒星颇为类似,不过也存在显著差异,比如它不会像恒星那样将自身物质压缩成球形,而是以一种相对 “缥缈” 的状态存在于宇宙之中。类星体和恒星都能发射电波,也就是射电源,这在宇宙中十分常见,我们日常通过射电望远镜就能观测到这些电波。那些来源不明的射电波,有不少就来自类星体,这也使得类星体在宇宙中显得极为特殊。
类星体之所以拥有如此强大的能量,源于其中心的超大质量黑洞。这些黑洞的质量通常可达太阳质量的数百万倍甚至数十亿倍。当周围的物质,如星际气体、尘埃等,受到黑洞强大引力的吸引而逐渐靠近时,就会形成一个围绕黑洞高速旋转的吸积盘。在这个过程中,物质之间的摩擦以及被黑洞引力加速所产生的巨大能量,使得吸积盘的温度急剧升高,可达到数百万度甚至更高,从而释放出包括可见光、紫外线、X 射线、伽马射线等在内的强烈辐射,这些辐射跨越了极宽的电磁波谱范围,使得类星体成为宇宙中最为明亮的天体之一。
科学家通过对一些类星体的观测发现,其辐射出的能量相当于数十亿颗恒星的总和,如此强大的能量输出,让类星体在宇宙中宛如一个个璀璨的 “灯塔”,即使它们距离地球极其遥远,其光芒依然能够穿越浩瀚的宇宙空间被我们观测到。而且,类星体的能量释放并非仅仅局限于吸积盘的辐射,部分类星体还会从黑洞的两极喷射出高速的等离子体喷流,这些喷流的速度接近光速,能够延伸到极其遥远的宇宙空间。
类星体的表面亮度极高,科学家们在形容其亮度时往往会用到 “非比寻常” 这样的词汇。我们以太阳为例来对比,太阳发出的光线在大约 50 光年之外就难以被观测到,而类星体的光芒即便跨越极其遥远的距离,依然能够被我们清晰地捕捉到。如果将与地球同样大小的光伏电池板放置在距离类星体大约一亿公里以外的地方,那么它在一秒之内所接收到的电能转换,将会是一个极其惊人的数字,甚至可能让人类文明实现巨大的跨越。
早在 1960 年,美国天文学家艾伦・桑德奇在用 5 米口径的光学望远镜观测时,意外发现了类星体这一神秘天体。后续的观测研究中,科学家们惊奇地察觉到,类星体竟然存在超光速现象。比如,通过对一些类星体红移现象的观察,发现有的类星体移动速度竟超过了光速,甚至能达到 7 倍光速,还有的类星体内部射电波源分离速度达到了真空光速的 19 倍,也就是每秒 570 万公里,要知道在现代物理学认知里,这样的速度本是不可能达到的。根据红移值判断,类星体一般位于距地球 100 亿光年的宇宙深空。
这一现象的出现,直接冲击了科学家们的传统认知,也对相对论的可靠性发起了挑战。毕竟在爱因斯坦提出的相对论中,光速是一切速度的极限,在科学实验里,无论对物体施加多大的力,物体的速度都无法超越真空中的光速,此前粒子加速器中微观粒子也只是能接近光速,却始终无法达到或超越它。
不过,对于类星体的这种超光速现象,目前科学界只有一些推测来大致解释。其中一种被较多人接受的观点认为,这只是一种视觉超光速现象,是类星体发出的亚光速射流和我们的观测角度等因素所造成的特殊情况。打个比方来说,就好比我们用聚光灯照射天空中的云层,云层上会形成光斑,当我们稍微移动聚光灯时,云层上的光斑就会大幅度移动,如果云层足够高,光斑移动速度从表观上看是可以超过光速的,但实际上光本身的传播速度并没有超越光速。类星体内部 “核心” 可看作是光源,释放出的高能粒子流冲击周围物质产生辐射源,当类星体核心稍有移动时,辐射源的相对移动速度就可能出现接近光速甚至超越光速的视觉效果。
人类在研究过程中曾发现一个创纪录的类星体集群,其直径竟然达到了惊人的 40 亿光年,相比之下,我们所在的银河系直径仅为 10 万光年。如此庞大的类星体集群在漫长岁月中不断释放能量,其影响力远远超出我们的想象。
类星体集群所释放出的超高温度、超强速度的气流,具有强大的破坏力,甚至能够直接将星系撕碎。这些气流在宇宙中肆意穿梭,如同宇宙中的 “风暴”,所到之处,星系的结构被严重破坏,恒星被吹散,行星的轨道被扰乱,整个星系陷入混乱之中。而且,类星体的出现对宇宙中很多大型星系以及恒星的形成也造成了不可磨灭的影响,它们阻碍了星系的扩散,使得宇宙中的物质分布发生了改变。如果没有类星体的存在,或许宇宙中会出现更多的超巨星系,恒星的数量也会大幅增加,生命诞生和发展的可能性也会相应提高。