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星系核
星系中心質(zhì)量密集的區域
基本信息
| 中文名 | 星系核 |
| 外文名 | nucleus of galaxy |
| 活動(dòng)形式 | 劇烈的氣體運動(dòng) |
| 簡(jiǎn)介 | 大多數星系都有很密集的中心部分 |
基本簡(jiǎn)述
星系核是大多數星系都有很密集的中心部分。以輻射壓和引力相平衡等為依據，可以推知星系核的質(zhì)量M約為10^8個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量M⊙。星系核中包含恒星以及電離氣體、磁場(chǎng)和高能粒子。正常星系的核，通常是“寧靜”的。從寧靜核中已經(jīng)觀(guān)測到各種譜型的恒星，也可能存在中子星等各種致密星。從一些星系核的譜線(xiàn)得知，核中有大質(zhì)量的等離子體（占核質(zhì)量的千分之一），溫度約幾千度，每立方厘米電子數為nε≈10^3～10^6。
寧靜核常常產(chǎn)生射電輻射，射電譜強度分布呈冪律形式，即Iν∝ν^(-α)；對絕大多數核,α=0.7。在頻率ν≈10^9赫處它的射電輻射譜強度Iν≈10^-8爾格/厘米2。觀(guān)測表明，星系核90%的光度是在很窄的紅外區域產(chǎn)生的。紅外輻射極大頻率ν極大=2.5×10^13赫（即λ極大=70微米）；在極大頻率兩側，強度迅速下降（當ν<ν極大，Iν∝ν^35；當ν>ν極大,Iν∝ν^-35）。
活動(dòng)形式
①劇烈的氣體運動(dòng)：從測量塞佛特星系的發(fā)射線(xiàn)可以估計，氣流速度可達每秒幾千公里。這種氣流有時(shí)能一直延伸到核外幾千秒差距處。
②巨大的非熱輻射：和寧靜核相類(lèi)似，強非熱輻射也是在紅外區達到極大，紅外極大頻率也是ν極大≈2.5×10^13赫，但是強度比寧靜時(shí)要大幾個(gè)量級，輻射功率可達10^46～10^47爾格/秒；總能量甚至可達10^62爾格。
③很強的光變:光學(xué)和射電的輻射強度隨時(shí)間有很大變化。例如3C273,有時(shí)在兩個(gè)月內光度的變化就差一倍。同時(shí)，對不同的波長(cháng)，譜強度的時(shí)變幅度也不同：波長(cháng)越短，時(shí)變越強。對多數活動(dòng)星系核來(lái)說(shuō)，光變時(shí)標近一年，從而可推知它的大小約為10^18厘米量級（相當于1秒差距）。
理論模型
②黑洞假說(shuō)
認為是引力坍縮的結果。雖然引力坍縮所釋放的能量可達2×10^54M/M⊙爾格的數量級，M/M⊙是星系核對太陽(yáng)的質(zhì)量比，但轉化機制還不清楚；更重要的是，引力坍縮在 10^-5M/M⊙秒的時(shí)間內就完成了，這與觀(guān)測到的活動(dòng)核的準穩態(tài)相沖突。固然，吸積可暫時(shí)緩和這個(gè)困難。但是，物質(zhì)拋射將大大抑制吸積，因此困難仍未解決。
③大質(zhì)量旋轉磁多層球模型
即磁轉子模型：定性地說(shuō)，旋轉引起磁場(chǎng)扭曲而產(chǎn)生中性線(xiàn)（見(jiàn)磁合并），在中性線(xiàn)附近發(fā)生磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)耗散，使聚積的磁能轉化為粒子的動(dòng)能，粒子就以相對論性速度沿著(zhù)相反兩個(gè)方向拋出，這就是磁轉子的爆發(fā)機制。拋出的電子沿核外啞鈴狀磁力線(xiàn)回旋，發(fā)出同步加速輻射，為我們所接收。
磁轉子模型在解釋活動(dòng)星系核的主要觀(guān)測事實(shí)上雖然取得一定的成果，但是，理論要求星系核的光度應有準周期性，這與觀(guān)測資料并不相符。此外，在解釋活動(dòng)星系核的極大紅外輻射和規模巨大的爆發(fā)現象方面，磁轉子模型還沒(méi)有成功。
④引力彈弓和氣泡模型
⑤等離子體湍動(dòng)反應堆模型
這種模型可以闡明以下三個(gè)主要問(wèn)題：反應堆中，強等離子體波可使粒子加速到極端相對論性速度；在反應堆中，可以形成相對論性粒子的冪律譜；給出了輻射譜的特征，特別是解釋了星系核的極大紅外輻射，并且說(shuō)明了各種不同星系核具有幾乎相同的紅外極大頻率的原因。然而，這種模型對星系核的拋射物質(zhì)，還不能作出有說(shuō)服力的解釋。
參考書(shū)目
A. Ambartsumian,The Nuclei of Galaxies and their Activity,Interscience Publ.,London,1964.
據國外媒體報道，一份最新的天體觀(guān)測研究報告顯示，科學(xué)家在一個(gè)遙遠的星系中發(fā)現了一個(gè)巨型星系核，是此前見(jiàn)過(guò)的最大星系核，其形成機制可能源于兩個(gè)黑洞的合并事件。新發(fā)現的巨型星系核的跨度達到了1萬(wàn)光年，研究人員將其編號為A2261-BCG。
天文學(xué)家使用美國國家航空航天局的哈勃空間望遠鏡發(fā)現了它的存在，星系核呈現出難以想象的巨大，其所在的星系跨度是我們銀河系的10倍，星系核區所發(fā)出的星光顯得有些怪異，并沒(méi)有出現通常在星系核區可以看到的恒星聚光現象。
對A2261-BCG天體的觀(guān)測細節描述上最后一點(diǎn)顯得有些令人吃驚，因為超大質(zhì)量黑洞被認為潛伏在該星系的核心附近，當然并不是所有的星系中央都存在超大質(zhì)量黑洞。根據本項研究的合著(zhù)者、來(lái)自亞利桑那州圖森市國家光學(xué)天文觀(guān)測臺天文學(xué)家托德？勞爾（Tod Lauer）介紹：“我們使用哈勃空間望遠鏡對該星系核區進(jìn)行觀(guān)測，就如同將一個(gè)最大桃子給切開(kāi)來(lái)，但是我們并沒(méi)有發(fā)現其中存在桃核。我們不能肯定地說(shuō)該星系中央不存在黑洞，但哈勃望遠鏡的觀(guān)測顯示在該星系核區內不存在恒星集中的現象。”
A2261-BCG星系是阿貝爾2261星系團中最亮的天體之一，其具有較為明亮的特征，其寬度達到了100萬(wàn)光年，距離地球三十億光年，令科學(xué)家感到奇怪的是該星系存在一個(gè)明亮的、臃腫的核區，是其他極度發(fā)光核區三倍。天文學(xué)家認為該星系中央發(fā)生了黑洞合并事件，數十億倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞可能使得星系核心出現“臃腫”。之所以在核區未發(fā)現大量的恒星集群釋放的光線(xiàn)，其中一個(gè)方案認為黑洞合并事件分散了星系內恒星的位置，一個(gè)黑洞失去運轉的動(dòng)力來(lái)源而墜入另一個(gè)黑洞中。
另一個(gè)方案認為黑洞合并事件可創(chuàng )建引力波，這是一種獨特的時(shí)空結構漣漪，并在一個(gè)方向上體現出最強的輻射釋放，使得星系中的超大質(zhì)量黑洞被“踢出”中央核區。國家光學(xué)天文觀(guān)測臺天文學(xué)家托德？勞爾認為黑洞有些像恒星的“錨地”，在引力作用下恒星可圍繞黑洞進(jìn)行軌道運動(dòng)，如果我們將其移除，那么星系將突然損失大量的質(zhì)量。A2261-BCG天體中的恒星似乎并沒(méi)有那么集中，而且他們處于向外運動(dòng)的過(guò)程中。
根據位于巴爾的摩太空望遠鏡科學(xué)研究所的研究人員、本項觀(guān)測論文的第一作者馬克？珀斯特曼（Marc Postman）認為天體“彈射”理論聽(tīng)起來(lái)有些匪夷所思，但觀(guān)測宇宙卻是非常有趣的，有時(shí)你會(huì )發(fā)現一些奇特的東西。研究小組正在尋找A2261-BCG中央黑洞的證據，如果它是存在的話(huà)就可以探測到該黑洞產(chǎn)生的射電波。天文學(xué)家小組正在接觸位于新墨西哥州的射電望遠鏡陣列，希望通過(guò)該望遠鏡來(lái)觀(guān)測。本項研究已經(jīng)發(fā)表在9月10號的《天文物理》期刊上。
新華網(wǎng)華盛頓11月8日電（記者張忠霞）地球大氣層在正常情況下會(huì )不斷接觸到來(lái)自宇宙的高能射線(xiàn)，科學(xué)家們一直在尋找這種神秘宇宙射線(xiàn)的來(lái)源。一個(gè)國際科研小組8日宣布，根據最新的觀(guān)測成果，他們認為宇宙射線(xiàn)的來(lái)源很有可能是活躍星系核。
由來(lái)自10多個(gè)國家的200多名物理學(xué)家組成的觀(guān)測研究小組，在定于9日出版的《科學(xué)》雜志上發(fā)表報告說(shuō)，他們利用設在南美洲阿根廷的皮埃爾·奧赫爾觀(guān)測臺，探測到了大約80次宇宙高能射線(xiàn)活動(dòng)。結果發(fā)現，宇宙中的射線(xiàn)源頭并不是均勻分布的。在專(zhuān)家們探測到的宇宙射線(xiàn)中，能量最高的射線(xiàn)通常來(lái)自附近活躍星系核較多的太空區域。所謂活躍星系核，是指星系緊密的中心位置，這里通常都是大型黑洞所在的位置，會(huì )噴發(fā)巨大的等離子體射流到星系之間的空間。
宇宙射線(xiàn)在星系間四散，其中在光臨地球大氣層的宇宙射線(xiàn)中，有一些射線(xiàn)粒子在飛抵大氣層并與之碰撞時(shí)，仍具有相當高的能量。科學(xué)家們比喻說(shuō)，經(jīng)過(guò)長(cháng)途跋涉后抵達地球附近的有些射線(xiàn)粒子仍像一個(gè)個(gè)快速移動(dòng)的棒球。他們猜測可能活躍星系核處的黑洞磁場(chǎng)就像一個(gè)宇宙射線(xiàn)的加速器，使射線(xiàn)粒子獲得極高能量，以超高速飛行。過(guò)去幾十年，科學(xué)家們一直試圖通過(guò)各種途徑確定宇宙射線(xiàn)的源頭。此前，科學(xué)界也曾從理論上把活躍星系核作為宇宙射線(xiàn)的一個(gè)可能來(lái)源，上述最新觀(guān)測研究成果使他們更加確信宇宙射線(xiàn)很可能來(lái)自活躍星系核。
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