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哈勃太空望远镜拍摄的类星体3C 273。拍摄时它用日冕仪遮住了类星体中心发出的强光。NASA / ESA / Bin Ren / John Bahcall / Joseph DePasquale

哈勃太空望远镜近日在一个距离地球几十亿光年的类星体近旁发现了一些十分奇怪的东西。

这个名为3C 273的类星体极端明亮,假如它距离地球“只有”几万光年,那它的亮度将超过太阳。

科学家用一种特殊的仪器遮挡了它的强光,从而在它近旁发现了一些此前从未见过的奇怪东西。这些东西好像就是它“吐”出来的,因为这些东西在一般情况下看不到。而实际情况也确实比这更复杂。

类星体是超亮的星系核心,这些星系核心都存在超大质量黑洞,而这些超大质量黑洞都在“疯狂”进食。

黑洞都是“邋遢鬼”,被它们吃下肚子的“食物”只占“餐桌”上“食物”一小部分。大量物质被磁场导向了它们的两极,并在那里形成一对能把粒子加速到近光速的喷流。

单条喷流的长度可以超过数百光年,而3C 273的单条喷流长度超过了30万光年。假如这对喷流中的一条正好朝向地球,那么这个星系看起来就会显得超级明亮。3C 273正是如此。

类星体星系的核心又叫活跃星系核。由于它的亮度会超过星系中所有恒星亮度的总和,因而它看起来就像一颗恒星而不是星系。

类星体的本质导致观测每一个类星体都像是在直视探照灯的光源。因此科学家发明了一种类似于日冕仪的设备,其工作原理有点像日食期间月球遮挡阳光,能够把类星体本身产生的大部分强光消除掉,使其周围的一些不那么亮的结构特征显露出来。

研究人员称,通过这种方式,他们在这个黑洞附近大约1.6万光年范围内,发现了一些古怪的结构。包括一系列大小不一的球体,以及一条呈L形的神秘丝状物(注意并不是图片右下方的那条)。

科学家推测这些东西可能是正在坠向黑洞的小型星系。它们最终会以气体和尘埃的形态,为类星体提供“食物”和动力。

从地球上可以观测到大约100万个类星体,它们散布在夜空的各处。科学家推测在宇宙大爆炸发生后大约只有30亿年的时候,类星体的数量要多得多。

并不是所有星系中心的超大质量黑洞都会创造类星体,因为并不是所有超大质量黑洞周围都有足够多的气体和尘埃。例如我们银河系中心的黑洞就创造不了类星体,因为它周围的物质不够多。它的进食量,只相当于一个成年人平均每100万年只吃一粒米。

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哈勃太空望远镜拍摄的类星体3C 273。上图未用日冕仪,下图使用了日冕仪。NASA / ESA / Bin Ren / John Bahcall / Joseph DePasquale

参考
NASA’s Hubble Takes the Closest-Ever Look at a Quasar
https://science.nasa.gov/missions/hubble/nasas-hubble-takes-the-closest-ever-look-at-a-quasar/