天文学家利用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜的非凡能力，对类星体的中心进行了前所未有的观察，类星体是一个由吞噬附近物质的超大质量黑洞驱动的发光星系中心。这些新的哈勃观测结果揭示了类星体周围有趣而意想不到的特征。

美国国家航空航天局的哈勃望远镜捕捉到了类星体3C 273前所未有的细节，突出显示了其中心黑洞附近的复杂结构和高能喷流，为类星体及其星系环境的力学研究提供了新的视角。 资料来源：NASA、ESA、任斌（蔚蓝海岸大学/法国国家科学研究中心）、John Bahcall（IAS）、Joseph DePasquale（STScI）

业余天文爱好者可以观测到一个被称为 3C 273 的非凡天体，它是通过标准后院望远镜观测到的最遥远的目标。 3C 273闪耀着数万亿个太阳的光芒，距离我们超过20亿光年。 今天，我们认识到它是一个活跃星系的耀眼核心，由一个吞噬大量物质的超大质量黑洞驱动。

然而在1963年，3C 273还是一个谜。 天文学家马腾-施密特（Maarten Schmidt）在注意到它强大的射电辐射后，对它进行了研究。 通过当时最先进的望远镜，它很像一颗恒星，但它的光线却呈现出奇怪的特征。 宇宙的膨胀将它的光线拉伸为红色波长，这种现象被称为宇宙学红移。 这使得 3C 273 位于惊人的 25 亿光年之外--对于一颗普通恒星来说太遥远了。 施密特的发现引入了一类新的天体：类星体或准恒星天体。 它们巨大的亮度和能量输出是以前从未见过的，挑战着我们对宇宙的理解。

早在几十年前的1929年，天体物理学家詹姆斯-简斯爵士（Sir James Jeans）就提出了这样的理论：星系明亮的中心可能充当"白洞"，将物质从另一个维度输送到我们的宇宙中。 然而，我们现在知道事实恰恰相反。 类星体由超大质量黑洞驱动，它们会贪婪地吞噬周围的物质。 它们是更广泛的活动星系核群的一部分，对于了解星系的形成和演化至关重要。

最近利用哈勃太空望远镜进行的观测提供了对类星体的新认识。 哈勃望远镜敏锐的成像捕捉到了距离3C 273黑洞16000光年范围内的不寻常结构，包括细丝、裂片和一个神秘的L形结构。 其中一些可能是小型卫星星系落入黑洞的残余物，黑洞的质量接近 9 亿个太阳。 天空中散布着至少一百万个类星体，这些耀眼的天体仍然是一个重要的研究领域。 这一切都始于 3C 273，它是迄今为止发现的第一颗类星体，为了解宇宙中能量最大的现象打开了大门。

哈勃太空望远镜拍摄的类星体 3C 273 的核心图像。 哈勃望远镜上的日冕仪挡住了来自类星体中心超大质量黑洞的眩光。 这让天文学家看到了黑洞附近前所未有的细节，如奇怪的细丝、裂片和神秘的L形结构，这可能是被黑洞吞噬的小星系造成的。 3C 273 位于 25 亿光年之外，是 1963 年发现的第一颗类星体（准恒星天体）。 资料来源：NASA、ESA、Bin Ren（蔚蓝海岸大学/法国国家科学研究中心）、John Bahcall（IAS）、Joseph DePasquale（STScI）

法国尼斯蔚蓝海岸天文台和蔚蓝海岸大学的任斌（Bin Ren）用"怪异"来形容这些发现。 所有这些特征都位于距离黑洞1.6万光年的范围内，让人们对围绕这些高能宇宙现象的混乱环境有了新的认识。

其中一些天体可能是黑洞周围的小型卫星星系，因此它们可以提供吸积到中央超大质量黑洞的物质，为明亮的灯塔提供能量。"多亏了哈勃的观测能力，我们为了解类星体打开了新的大门。我的同事们都很兴奋，因为他们以前从未见过这么多细节。"

类星体看起来就像天空中的点光源（因此被称为类恒星天体）。 新研究中的类星体 3C 273 于 1963 年被天文学家马腾-施密特（Maarten Schmidt）确认为第一颗类星体。 它距离地球 25 亿光年，对于恒星来说太遥远了。 它的能量一定超乎想象，其光度比最亮的巨椭圆星系还要亮10倍以上。 这为我们揭开了宇宙学中一个意想不到的新谜题： 是什么驱动了这种巨大能量的产生？原因很可能是黑洞上的物质吸积。

由不同哈勃仪器拍摄的类星体 3C 273 的两幅图像。 顶部是 3C 273 的 WFPC2 图像。 它看起来就像一盏明亮的白色汽车前灯。 在 4 点钟位置有一个线状的橙白色烟雾状特征，这是从一个看不见的星系黑洞中心的类星体喷射出来的银河系外喷流。 标题下方的色键显示了创建图像时使用了哪些滤光片，以及每种滤光片对应的颜色： F450W 为蓝色，F606W 为橙色。 右下角的指南针箭头显示图像在天空中的方位；向北箭头指向 11 点钟方向；向东箭头指向 8 点钟方向。 左下角的刻度条标有"15 弧秒"上的"182000 光年"。 底部面板中的 STIS 日冕仪图像与 WFPC2 图像大致相同，但色调为蓝色。 黑色圆圈挡住了类星体的眩光。 在黑洞附近可以看到蓝色的丝状物质。 星系外喷流仍然可见。

1994 年，哈勃的新锐视角显示，类星体周围的环境远比最初怀疑的要复杂得多。 图像显示，类星体和伴星系之间发生了星系碰撞和合并，碎片层层坠落到超大质量黑洞上。 这重新点燃了驱动类星体的巨大黑洞。

对于哈勃来说，凝视类星体 3C 273 就像直视刺眼的汽车大灯，并试图看到一只蚂蚁在它周围的边缘爬行。 这颗类星体发出的能量是一个星系中恒星全部能量的数千倍。 3C 273 是距离地球最近的类星体之一，距离地球 25 亿光年。 (如果它距离地球非常近，只有几十光年，那么它在天空中就会像太阳一样明亮！）。

哈勃的 STIS 仪器可以充当日冕仪，阻挡来自中心光源的光线，这与日全食期间月球阻挡太阳强光的方式并无二致。 天文学家曾利用 STIS 揭开恒星周围的尘埃盘，以了解行星系统的形成，现在他们可以利用 STIS 更好地了解类星体的宿主星系。 哈勃冠状成像仪使天文学家能够比以往任何时候都更接近黑洞八倍。

科学家们对该类星体长达30万光年的银河系外物质喷流获得了罕见的洞察力，这些物质以接近光速的速度在太空中喷射。 通过比较 STIS 日冕仪数据和间隔 22 年的 STIS 存档图像，任晓平领导的研究小组得出结论：当喷流远离这个怪物黑洞时，它的移动速度更快。

"通过精细的空间结构和喷流运动，哈勃弥补了小尺度射电干涉测量和大尺度光学成像观测之间的差距，因此我们可以在观测上迈出一步，更全面地了解类星体的宿主形态。 我们以前的观测非常有限，但哈勃让我们能够详细了解复杂的类星体形态和星系相互作用。 未来，利用詹姆斯-韦伯太空望远镜在红外光下进一步观察3C 273，可能会给我们提供更多线索，"任说。

天空中至少散布着一百万个类星体。 它们是各种天文观测的有用背景"聚光灯"。 类星体在宇宙大爆炸后大约 30 亿年最为丰富，当时星系碰撞更为常见。

哈勃太空望远镜三十多年来一直是天文发现的基石，彻底改变了我们对宇宙的认识。 作为美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）的合作项目，哈勃望远镜围绕地球运行，捕捉令人惊叹的图像和数据，加深了我们对从遥远星系到黑洞等宇宙现象的认识。

哈勃望远镜由位于马里兰州的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理，并得到了丹佛洛克希德-马丁航天公司的支持，它的运行是国际团队合作和先进工程技术的见证。 望远镜的科学运行由巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责，该研究所由天文学研究大学协会管理。 通过其开创性的发现，哈勃仍然是探索宇宙的重要工具，并激励着一代又一代的科学家和爱好者。

编译自/ScitechDaily