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类星体发现55年 它带给人类什么惊喜?②

2019-10-31 19:27:24 来源:天陈资讯

在最后一篇文章中,我们介绍了类星体的发现和命名过程,类星体是现代天文学的四大发现之一。中国什么时候了解类星体并开始观察它们的?

中国人知道的类星体

当中国人听到类星体的名字时,已经是“文化大革命”的开始。我知道类星体仍然是道听途说。可能是在“文化大革命”的早期,一个天文数字的“革命批判会议”在南京举行。当时,会议除了批评走资派和资产阶级反动当局外,还以批判的眼光介绍了一些科学进步,叫做“抓革命促生产”。在这次会议上,有人介绍了一种新的天体——类星体的发现。

“文化大革命”后,国际学术交流开始了。1978年,美国派出了一个庞大的天文代表团,其中包括许多著名的天文学家,包括史瓦西(m. schwarzschild),他的父亲是第一个解决爱因斯坦广义相对论方程的人。同样引人注目的是一位女天文学家玛格丽特·伯巴奇,她是皇家格林威治天文台的台长,在类星体观测方面取得了许多成就。她完成报告后,我最想问的问题之一是:类星体是如何发现的?但是我觉得这个问题太简单了,所以我不敢说话。会议在北京饭店举行。规格非常高。北京著名的国内天文学家数了数这次会议,给作者留下了深刻的印象。我经常想知道我们什么时候也能观察类星体。即使看类星体的样子也足够了。

作为改革开放后第一批走出去的学者,作者被派往英国。从北京到伦敦的航班需要穿过中东。中东正在打仗。我们已经等了一个多月了,但路线仍然被封锁。最后,我飞到巴黎,在巴黎呆了一夜,然后去了伦敦。经过许多波折,终于到达了目的地。

英国人非常保守。要在英国学习,一个人必须有一段时间的补充英语,然后才能通过考试去学校或研究所。我们当时的状态很有趣。出国前,我们被命名为访问学者,我们的英文名字是访问学者。学了一些英语后,我发现这个英语术语并不常见。要么它被简单地称为访问者,要么它被称为来访的天文学家,等等。在英国的一个小镇上,花了一个多月的时间。由于我的英语很好,我很早就去爱丁堡皇家天文台报到了。在此之前,这是一个集体行动,所有的安排都由中国驻英国大使馆教育处做出。后来,一个人去报到,却发现困难重重。爱丁堡是苏格兰的首都。当地人都说苏格兰英语,就像另一种外语一样,这真让人头疼。

爱丁堡皇家天文台是建于1818年的一座非常古老的天文台。在英国,任何拥有皇家姓氏的人都是最高等级。英国有两个皇家天文台——皇家格林威治天文台和皇家爱丁堡天文台。英国人对天文学特别感兴趣,天文学与大英帝国的历史密切相关。当大英帝国统治世界时,它声称太阳永不落山,它用炮艇入侵世界各地。天文导航对航海是必要的。世界经度的划分从格林威治天文台开始。到20世纪中叶,英国的科学技术日益落后,不仅无法与美国相比,而且苏联、德国、法国等国家在许多领域都处于领先地位。

在这种情况下,英国的科技战略是保持重点学科。英国最高的科学技术机构叫做科学与工程研究委员会。它的四个系之一是天文学。当我在英国的时候,皇家科学研究中心的主席参观了爱丁堡皇家天文台。尽管他在报告中一再表示资金不足,但他强调必须保证对天文学的投资。

第一个发现类星体的中国人

爱丁堡天文台的研究方向是依靠它在海外的两台望远镜。夏威夷的红外望远镜主要从事星系和恒星的红外观测。其中,他们对剑桥3c射电源逐一进行了红外测光,并获得了射电星系红外辐射的开创性研究。澳大利亚联合王国的施密特望远镜取得了更加显著的成就。最初,它只是用来测量南方的天空。但是他们在望远镜前面放了一个棱镜,叫做物端棱镜。棱镜将星光散射成光谱,望远镜将光谱成像在底片上,这相当于低色散光谱仪。这种与棱镜摄谱仪结合的望远镜可以产生恒星图像的色散光谱,而不需要被摄谱仪切开。因此,它被称为无缝频谱。

无缝光谱的优点是,它减少了额外分光计造成的光损失,并且可以捕捉更微弱的星光,即更远的天体。这一优势很快成为该设备的亮点,并且可以发现大量类星体。当作者到达天文台时,研究刚刚开始,一批来自澳大利亚的无缝光谱玻璃底片仍在那里。从那以后,作者开始用这些底片来寻找类星体。

对于作者来说,找到第一个类星体确实不是一件容易的事情。首先找到这种方法的创始人史密斯的工作,并以他发现的类星体为样本,看看这些类星体无缝光谱的特征以及类星体与普通恒星之间的区别。这是一项非常微妙的工作。恒星无缝光谱的实际长度小于2mm,恒星的所有光谱线都分布在2mm以内。另外,每条谱线的宽度就是恒星图像的大小。因此,无缝光谱看起来与普通狭缝光谱非常不同,其分辨率极低。但另一方面,只有通过以如此低的分辨率拍照,才能捕捉到微弱的类星体。类星体的表观星等高于17。

这项工作的困难还在于类星体本身的光谱不一样,因为每个类星体的红移不同,光谱的形状取决于红移。对于普通恒星来说,它们的光谱也是不同的,恒星的光谱主要取决于它们的光谱类型。因此,只有通过区分类星体和恒星的光谱,才有可能找到类星体。

作者发现的第一批13篇类星体文章(不管是不是第一篇)发表在英国天文学月刊上。net。r. aster。足球。1984,211,443-459,英文名)。这是中国人第一次发现类星体。

自力更生的类星体

新类星体的发现需要2米望远镜。中国在20世纪50年代提出了大跃进计划。制造双筒望远镜也在大跃进中。将建造一架2米望远镜。其中,最大的困难是要有一个直径为2米的玻璃透镜毛坯,人们可以用它研磨望远镜。我们国家不能自己生产这种玻璃,所以当时我们必须从苏联进口。后来,中苏关系恶化,已经购买的镜子空白被搁置。不久,“文化大革命”又来了,望远镜项目完全搁浅了。

改革开放后,大家又想起了这台望远镜。在制造过程中,苏联的镜像胚胎被意外打破。太不可思议了!所以,一切都回来了。直到1990年,北京天文台终于完成了一架2.16米的国产望远镜。

在2米望远镜完成之前,也就是1990年之前,中国最大的望远镜只有60厘米,它被放置在云南天文台,云南天文台位于昆明郊区的凤凰山(Phoenix Mountain)。它建于抗日战争时期,当时南京被日本占领。紫金山天文台的仪器设备被转移到大陆,天文台在这里建立。

我在60厘米望远镜上做了很多观察工作,我最大的愿望是用60厘米望远镜找到类星体。为此,作者和云南天文台的岑雪芬研究员共同设计了一套新的终端设备,主要是增加了焦炭冷凝器。所谓的聚光器人为地缩短了望远镜的主焦距。这样,望远镜的光功率就可以提高。一架60厘米的望远镜相当于一架1米的望远镜。根据我们的设计指标,在增加冷凝器后,我们应该能够找到新的类星体。上海天文台的一位光学专家也应邀帮助修改设计图纸,最终由南京天文仪器厂处理。出乎意料的是,工作效率太低,也许处理能力有限。花了几年时间才完成。后来,2米望远镜完成了,再次制造这种设备没有什么意义。

在他的2米望远镜完成后,类星体的发现已经成为首要任务之一。要用大望远镜找到类星体,首先必须有一个类星体的候选者。所谓的候选者是一个天体,它可能是通过其他方式发现的类星体。大型望远镜拍摄了候选天体的光谱,以确认它是否是真正的类星体。

我国发现的第一个类星体的候选者来自罗萨特观察到的x光源。罗萨特是德国发射的观测x光的天文卫星。它发现的许多x光源被证实是类星体。2.16米望远镜发现的类星体编号为“x射线源1057 4316”,其坐标为红色经度10小时57米48.5秒和红色尾部43。16'13英寸.红移z=0.32。虽然赵永恒等人发现的类星体是非常常见的类星体,但这是中国人在类星体研究史上第一次自己发现类星体。那是1994年,类星体发现41年后。第二年,1995年,魏建炎等人以同样的方式在2.16米望远镜上发现了8个类星体。从那以后,它开启了中国人用望远镜发现类星体的序幕。

在亚洲,日本人第一个发现类星体,比中国早10年,但他们的第一个类星体是由中国人提供的候选者。当我在英国的时候,我给了他们一个非常确定的类星体候选者,并在日本的1.8米望远镜上发现了它。当时,我国没有大型望远镜,也无法进行这样的鉴定。后来,当作者访问日本时,他们释放了一个叫做“自力更生一号”的类星体,这是日本人自己发现的。

中国的类星体研究确实比世界慢了几十年。然而,作者很高兴成为第一个发现类星体并帮助日本发现亚洲第一个类星体的中国人。在作者的建议下,这颗恒星被命名为“中日”类星体。

用十字标记的第一个类星体的识别图是类星体。

延迟的诺贝尔奖

四次发现后,天文学在自然科学中的地位完全改变了。传统自然科学被称为六大学科——数学、物理和化学。天文学声称是六个学科中最古老的,因为人类耕作需要知道太阳术语,这需要研究太阳和地球的运动规律。然而,天文学毕竟具有有限的实用价值,在自然科学中不会受到太多的关注。天文学没有独立的诺贝尔奖。它和物理一起被评估。在这四项发现中,五项获得了诺贝尔物理学奖。其中,脉冲星2、宇宙背景辐射2 1和星际分子1。奇怪的是,四个发现中的第一个类星体被搁置在那里。

对于类星体为什么迟迟没有获得诺贝尔奖,人们有不同的看法。一种理论认为类星体本身是天体,没有强烈的物理味道。但不能说脉冲星也是天体。另一个论点是类星体的发现者不是唯一的一个。施密特被普遍认为是发现者。事实上,桑德奇和沙扎德也做出了很大贡献,尤其是桑德奇,他是美国第一个用5米望远镜识别3c辐射计并发现3c-48光学对应物的人。他在文章中写道,“它(3c-48)不同于我们当时看到的任何天体。我至少拍了五六个光谱,测量了谱线的位置,没有发现任何线索”,“它的光谱有强烈的紫外线辐射,还有几条又强又宽的奇怪发射线,但我找不到它们对应的元素”。

山达基的话虽然非常令人遗憾,但确实证明了他是第一个发现类星体的人。如果诺贝尔奖被授予施密特、桑德奇或三个人,还有哈扎德?

1985年,第十六届国际天文学大会在印度举行。与此同时,第一次类星体研讨会在印度南部电影城班加罗尔举行。

班加罗尔的周边环境非常美丽,尤其是大型野生动物园。人们骑着大象在动物园漫步,享受老虎、狮子和其他动物的自由奔跑。施密特和他的妻子也出席了会议。因为我已经和他们熟悉很久了,作者和施密特的妻子谈到了诺贝尔奖,这自然引起了妻子的极大兴趣。她激动地说,“马丁(施密特的名字)一直在努力工作,并被邀请在各种大型会议上做报告。我不知道为什么会有如此重要的发现。”我告诉她没必要担心,天文学家认为很快就会有好消息。不,30多年后,类星体仍然是最初的类星体。

这篇文章的作者正和施密特及其妻子坐在一头大象上参观野生动物园。

作者:何向涛,北京师范大学天文系教授,博士生导师,国际天文学会会员。他曾是中国天文学会副主席和北京天文学会主席。

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