3C 273是距离地球约25亿光年的类星体,亮度相当于数兆颗太阳,足以穿越遥远的宇宙直达地球。如今我们知道,这种极亮光源来自活跃星系中心的超大质量黑洞,当黑洞吞噬周围物质时,会释放巨大的能量。

1963年,天文学家在研究强烈电波源3C 273时,首次确认是种全新天体。尽管看起来像恒星,但光谱分析显示,距地球约25亿光年,远超单颗恒星的可能范围。这发现揭示当时前所未有的天文现象,““类”星体”因此得名,并彻底改变我们对宇宙的认知。

类星体的极端亮度和能量释放让科学家意识到,这些天体的能量来源极为强大,超越了当时对银河系天体的理解。后续研究确认,类星体的能量来自超大质量黑洞吞噬物质时释放的巨大能量。类星体被证实是活跃星系核的一种,与星系的形成和演化密切相关,也成为天文学和宇宙学的重要研究领域之一。

哈勃太空望远镜高解析为类星体研究带来突破性发现。观测3C 273,哈勃揭示距黑洞16,000光年内的复杂结构,包括丝状物、气团及L形结构。这些结构可能是黑洞捕获的小型卫星星系,逐渐向中央黑洞提供物质,进而驱动类星体的耀眼辉光。此外,哈勃仪器还揭示类星体宿主星系及周围环境。

1994年,哈勃形象首次揭示3C 273周围星系环境的复杂性。类星体与伴星系可能经历碰撞与整合,这些过程将大量物质引导向超大质量黑洞,重新启动类星体的活跃阶段。3C 273有一条长达30万光年的星系外喷流,以接近光速运行。比较22年数据,团队发现喷流在远离黑洞时速度加快,显示出黑洞活动的深远影响。

哈勃的观测还揭示类星体周围许多前所未见的现象,包括大小气团和丝状结构。这些详细观测帮助科学家结合电波干涉仪与光学形象的数据,更全面了解类星体的复杂形态与星系互动过程。

哈勃拍摄的类星体3C 273形象。上下图用不同仪器拍摄。上图3C 273看起来像明亮的白色车头灯。一条橙白色、烟雾状的线性结构向4点钟方向延伸,这是由星系中心黑洞的类星体发射的星系外喷流。下方面板是哈勃日冕仪拍摄,整体色调呈蓝色。中央有个黑色圆圈,阻挡类星体强光,附近可见蓝色丝状结构分布黑洞周围,星系外喷流依然清晰可见。(Source:NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d'Azur/CNRS))

已知天空至少有百万个类星体,就像宇宙聚光灯,为研究宇宙提供丰富数据资源。类星体在宇宙大爆炸后约30亿年达高峰,当时星系碰撞频繁,为超大质量黑洞提供充足物质,黑洞因吞噬这些物质释放出巨大能量。作为第一个被发现的类星体,3C 273研究不仅揭示宇宙极端能量来源,也打开探索类星体与星系演化的全新领域。随着詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外观测逐步展开,我们有望揭示更多类星体的奥秘,深入理解宇宙的早期历史。

(首图来源:Hubble ESA,CC BY 2.0, via Wikimedia Commons)