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本帖被 wowoni 执行加亮操作(2021-07-24)
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目前观测到的最遥远类星体发出的光显示了有关早期宇宙化学过程的细节。50年前当科学家开始理解类星体——宇宙中最明亮的天体——的真正本质时，天文学因此发生了彻底的改变。1963年3月16日荷兰出生的天文学家马丁·施密特（Maarten Schmidt）出版了对类星体距离的首次确定性测量，研究发现令科学家困惑不已的名为3C273的天体距离地球25亿光年远。这项令人惊叹的发现显示了3C273固有的光亮打破了天文学记录，因为它在如此远的距离却仍显得如此明亮。这个天体并非恒星，尽管它具有能够发光的恒星特征。随后，天文学家研究发现类星体其实是从星系核心处发光，当核心处隐匿的超大质量黑洞吞噬周围大量气体、尘埃和其它物质时，它便闪耀发光。即便如此，有关类星体还存在很多未解之谜需要科学家去解决。为此，记者采访了美国加州理工学院施密特教授： 加州理工大学的天文学家马丁·施密特。问：距离那项天文学重要发现已经50年了，你现在的感受如何?马丁·施密特: 除了我已经老了50岁（笑）？期间的确发生了很多不可思议的事，类星体的发现对天文学具有重大影响，因为它将黑洞的存在引入了天文学。当然也包括它们本身是异常明亮的天体，以至于在宇宙进化的任何阶段都能观测到它的存在。问：有关这一重要发现的记忆目前仍栩栩如生仿佛就在昨天？
 马丁·施密特: 的确如此。我当时看到了3C273的光谱，很明显它发射的是氢光谱，以及(氢原子光谱上的)巴耳末谱线，它大概移动了6个波长到红色光谱（这表明它迅速远离观测者，天体越遥远，后退速度越快）。因为该天体看起来像一颗恒星，因此这一观测结果非常惊人，但事实表明它并非恒星，后者红移非常小——大约只有0.2%，而观测到的天体红移有16%，比前者大80倍，因此我当时观测到的肯定不是普通的恒星。随后我利用宇宙学红移来解释它的存在，因为我意识到它异常明亮，这非常惊人，因为它比普通的星系，甚至是最大的星系都还要明亮。简而言之，我发现宇宙中某个天体比整个星系都要明亮，同时它看起来像一颗恒星。这真是令人难忘的经历。问：就整个学术生涯而言，你如何评价那一时刻？
 马丁·施密特: 这是我整个研究生涯中最重要的发现。我进行的很多其它研究都是长期工作，首先我在荷兰研究星系结构的21厘米波长线（放射波长），在20世纪50年代利用21厘米波长试图揭开星系的旋转结构，然后又进行了其它工作。有趣的是，虽然大多数其他研究都耗费了好些年的时间，但所有的结论都在一个月内产生，具体来说，是在某个下午。问：类星体本质的发现是如何影响天文学和我们对宇宙的理解？马丁·施密特:这其中涉及两个方面。天体物理学非常重要，这主要是因为黑洞的存在，而且很明显黑洞在不断积累物质。当你向黑洞“喂养”物质，就会产生一个异常明亮的吸积盘，后者比整个星系更明亮，虽然这不可思议，但的确正是我们所观测到的天体。虽然在此之前从未观测到它，但这一发现非常重要。
 另一方面便是当你观测统计数据时会发现，100亿年前，类星体的数量大约是现在的100倍。而这一发现是基于【施密特的】数据统计工作，并发现了从量级、红移以及其它方面来说完好定义的完整样本。在宇宙中仍存在少数类星体，但它们看起来即将死亡。这非常奇怪，同时研究它们也异常困难。你唯一能做的是展开整个光谱并细致研究它，获得红移数据以及放射气体的情况。但这仍无法实现搜集所有精确细节信息，因此它也涉及一些理论研究——尤其是1969年英国剑桥大学唐纳德·凌澄-贝尔(Donald Lynden-Bell)的研究——从而得出其中涉及黑洞以及从周围环境吞噬物质的理论。问：类星体使得天文学家能够回溯过去，对吗？马丁·施密特: 的确如此。类星体如此明亮以至于你从很远的距离都能看到它们，而很远的距离需要光行驶很多年才能到达。因此借助类星体你可以追溯过去。你可以观测很古老的天体，产生的红移越大，它们存在的时间越久。这也是整个研究的一个重要方面，你可以记录宇宙的进化和内容。1965年我就已经提供了类星体在宇宙中是如何进化的完整理论和结果，直到现在这些理论仍然有效。问：该领域的现状如何？半个世纪过去了我们对类星体的理解是否有了更多进展？
 马丁·施密特: 在过去的50年间，对类星体的理解几乎没有大进展。3月14日出版的期刊《自然》中就有一名天文学家批评这些年天文学的发展并没有实现这一目标。但它的确是个非常困难的问题，因为你只能观测到一个点光源，你无法看到它的结构因此无法细节研究它。问：我们如何才能更好的理解到底是什么驱动了类星体？我们是否需要更精良的仪器？我们是否需要更好的理论支持？马丁·施密特: 我们必须获得有关宇宙最高的清晰度，也即描绘一张类星体的地图。目前这并非不可能，因为在超大基线射电天文学里，你拥有蔓延数公里长的干涉仪，并且有大量无线电天线同时研究同一类星体，你能够获得一张具有极高分辨率的地图。你所观测到的现象将非常有趣，因为所有的运动都是向外的。早在20世纪70年代中期，据称这种运动比光速还快，但之后研究发现它与观测角度以及其它因素有关。这仅仅是个开始，正如很多伟大的研究一样从小处开始，随后研究类星体的发展，它们的结构以及这些结构是如何变化的。问：目前类星体需要解决的最大谜题是什么？
 马丁·施密特: 这很难说，但我认为目前缺少的很可能是对类星体能量源的细节理解。当我谈到“细节”时，我必须承认一定程度上的无知，我无法更进一步解释我目前所构想的。这也是我的猜测，在一定程度上具有缺陷性。问：你打算如何庆祝这50年纪念马丁·施密特: 加州理工学院将于9月9日和10日举行国际座谈会。问：那你个人不要做什么特别的事庆祝吗？马丁·施密特: 应该不会探索月球未解之谜 月球是如何形成的？月球作为地球最亲近的伙伴，它们几乎形成于同一时期，科学家一直未曾停止过对月球的探索勘测，但到目前为止，月球仍保留着许多谜团，令科学家们无法解释。如：月球是如何诞生的、过去和现在是否月球存在着生命体等。月球是如何形成的? 许多科学家认为月球诞生于一次巨大的碰撞，45亿年前，刚形成3000万年的地球与一颗现今火星体积大小的胚胎行星磨擦碰撞，碰撞后地球的残骸碎片与那颗碰撞后的行星结合在一起，形成了一颗炽热的行星，就是现在的月球。 最新的计算机模型显示，月球大部分来自于行星碰撞，从“阿波罗”号和其他太空任务采集的月球样本表明月球土壤成份从化学分析角度与地球地幔十分接近。欧洲宇航局SMART-1卫星首席科学家伯纳德福因说，“或许这意味着这个胚胎行星与我们的地球非常相似，月球上的土壤是正是远古时期地球的一部分。”据悉，SMART-1卫星从2004-2006年绕月进行勘测探索，目前，日本“月亮女神”探月卫星于9月13日成功发射，将对月球进行为期一年的勘测;2008年，印度将发射“月球初航”号探月卫星，届时这些探月卫星将对月球进行全面深入勘测，分析月球土壤成分，最终揭示月球的进化和起源之谜。月球上是否有水? 在过去数十亿年里，月球遭受着无情的彗星和小游星肆意碰撞，其中也包括许多富含水资源的小游星，这将意味着月球表面可能蕴含着水，或许隐藏在月球极地弹坑的永久阴影处。 1999年，月球“探勘者”号卫星发现月球表面氢含量非常高，这暗示着月球过去或现在可能存在着水资源，水是由氢和氧组成的。虽然基于地球的太空望远镜显示冰不可能存在于月球极地弹坑的厚堆积物中，但是冰仍可存在并混合于灰尘颗粒中。美国宇航局2008年月球“勘测者”号卫星将携带两个探测器着陆月球表面，寻找月球南极的冰水物质。“月球灾难说” 月球曾遭受了一系列破坏性的宇宙碰撞，如发生在42亿-38亿年前的“月球灾难”和“后期重撞击”事件，造成了目前月球表面上50多处显著的弹坑，这些弹坑可通过人的肉眼进行观测。天文学家猜测当木星和土星的轨道发生偏转时，这两颗巨大星体的重心牵引力吸引更多的小游星和彗星冲向月球。月球的10个未解之谜 1.月球起源之谜 对于月球的起源，科学家提出3种理论，它们全都有缺陷，但是"阿波罗"计划却有助于证明，其中看来可能性最小的理论是最佳理论。有些科学家认为，月球是和地球一起，于46亿年以前，从一团宇宙尘埃中生成的。另一种理论认为月球是地球的"孩子"，也许是从太平洋地区"抠"出去的。然而"阿波罗"登月探险的结果表明，地球和月球的结构成份差别很大，有一些科学家提出了另一种假说，即"俘获说"。他们认为，月亮是偶然闯入地球引力场，而被锁定在目前的轨道上。可是，要从理论上解释这一过程的机制，难度相当大。因此，上述3种理论全都难以站得住脚。正如罗宾·布列特博士所称："要解释月球不存在，要比解释月球存在更容易些。" 2.月球年龄之谜 令人惊异的是，从月球带回的岩石标本，经分析发现其中99%的年龄要比地球上90%年龄最大的岩石更加年长。阿姆斯特朗在"寂静海"降落后拣起的第一块岩石的年龄是36亿岁。其他一些岩石的年龄为43亿岁、46亿岁和45亿岁--它几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大，地球上最古老的岩石是37亿岁。1973年，世界月球研讨会上曾测定一块年龄为53亿岁的月球岩石。更令人不解的是，这些古老的岩石都采自科学家认为是月球上最年轻的区域。根据这些证据，有些科学家提出，月球在地球形成之前很久很久便已在星际空间形成了。 3.月球土壤的年岁比岩石年岁更大之谜 月球古老的岩石已使科学家束手无策，然而，和这些岩石周围的土壤相比，岩石还算是年轻的。据分析，土壤的年龄至少比岩石大10亿年。乍一听来，这是不可能的，因为科学家认为这些土壤是岩石粉碎后形成的。但是，测定了岩石和土壤的化学成份之后，科学家发现，这些土壤与岩石无关，似乎是从别处来的。 4.当巨大物体袭击月球时，月球发出空心球似的声音之谜 在"阿波罗"探险过程中，废弃的火箭第三节推进器会轰地一下撞在月球表面。据美国航空航天局的文件记载，"每一次这样的响声，听起来仿佛是一个大铃铛的声音。"当登月人员降落在颜色特别黑的平原上时，他们发现要在月球表面钻孔十分困难。土壤样品经分析后发现，其中含有大量地球上稀有的金属钛(它被用于超音速喷气机和宇宙飞船上);另一些硬金属，如锆，铱、铍的含量也很丰富。科学家觉得迷惑不解，因为这些金属只有在很高的高温--约华氏4500度下，才会和周围的岩石融为一体。 5.不锈铁之谜 月面岩石样其中还含有纯铁颗粒，科学家认为它们不是来之陨星。苏联和美国的科学家还发现了一个更加奇怪的现象：这些纯铁颗粒在月球上放了7年还不生锈。在科学世界里，不生锈的纯铁是闻所未闻的。 6.月球放射性之谜 月亮中厚度为8英里的表层具有放射性，这也是一个惊人的现象。当"阿波罗15"的宇航员们使用温度计时，他们发现读数高得出奇，这表明，亚平宁平原附近的热流的确温度很高。一位科学家惊呼："上帝啊，这片土地马上就要熔化了!月球的核心一定更热。"然而，令人不解的是，月心温度并不高。这些热量是从月球表面大量放射性物质发出的，可是这些放射性物质(铀、铊和钚)是从哪里来的?假如它们来自月心，那么它们怎么会来到月球表面?"7.干燥的月球上的大量水气之谜 最初几次月球探险表明，月球是个干燥的天体。一位科学家曾断言，它比"戈壁大沙漠干燥100万倍。"阿波罗"计划的最初几次都未在月球表面发现任何水的踪迹。可是"阿波罗15"的科学家却探测到月球表面有一处面积达100平方英里的水气团。科学家们红着脸争辩说，这是美国宇航员废弃在月亮上的两个小水箱漏水造成的。可是这么小的水箱怎能产生这样一大片水气?当然这也不会是宇航员的尿液--它直接喷射到月球的天空中。看来这些水气来自月球内部。 8.月球表面呈玻璃状之谜 "阿波罗"的宇航员们发现，月球表面有许多地方覆盖着一层玻璃状的物质，这表明，月球表面似乎被炽热的火球烧灼过。正如一位科学家所指出的："月亮上铺着玻璃。"专家的分析证明，这层玻璃状物质并不是巨大的陨星的撞击产生的，有些科学家相信，这是太阳的爆炸--某种微型新星状态--产生的后果。 9.月亮的磁场之谜 早先探测和研究表明月球几乎没有磁场，可是对月球岩石的分析却证明它有过强大的磁场。这一现象令科学家大惑不解，保罗·加斯特博士宣称："这里的岩石具有非常奇特的磁性……完全出乎我们意料。"如果月球曾经有过磁场，那么它就应该有个铁质的核心，可是可靠的证据显示，月球不可能有这样一个核心;而且月亮也不可能从别的天体(诸如地球)获得磁场，因为假如真是那样的话，它就必须离地球很近，这时它会被地球引力撕得粉碎。 10.月球内部神秘的"物质聚集点"之谜 1968年，围绕月球飞行的探测器首次显示，月球的表层下存在着"物质聚集结构"。当宇宙飞船飞越这些结构上空时，由于它们的巨大引力，飞船的飞行会稍稍低于规定的轨道，而当飞船离开这些结构上空时，它又会稍稍加速，这清楚地表明这物质聚焦结构的存在，以及它们巨大的质量。科学家们认为，这些结构就像一只牛眼，由重元素构成，隐藏在月球表面"海"的下面。正如一位科学家所称："看来谁也不知道该如何来对付它们。
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