主题：【原创】我们的宇宙 -- 边寒剑

在黑暗的夜空，从远离城市灯光之处，人们可以看到我们所在的帝国——银河系的银盘，它就像一条横跨天空的宽阔的带子一样发着美丽的星光。然而，尽管银河系或许是一个光辉灿烂的奇观，但它却使得我们研究帝国以外的宇宙的天文学家屡屡受挫。银河遮断了来自宇宙的1/5的光，它使得整个宇宙有1/5从地球上是无法看到的，而这20%，很可能是宇宙中最为激动人心的部分。

在银盘后面的某处(就是下面提到的隐带，由银河核心所在的由众多恒星和宇宙尘埃所聚集的地方，前面讲帝国中心的文章中说过)，是附近宇宙区域中两个最大结构的关键部分——由多个星系构成的英仙座——双鱼座超星系团和大吸引体。后者是一个巨大的物质聚集体，其存在是根据空间数千个星系的运动推断出来的。观测结果还表明，在银河银盘大致方向上，有着数量惊人的明亮近邻星系，这说明此方向上一定还存在着许多其它的星系至今尚未被人来发现。在不知道我们的盲点中究竟有什么的情况下，研究人员就不能绘制出我们这个角落宇宙物质分布的图像。这样一来，研究人员就不能解决宇宙学中的一些重要问题：宇宙的结构究竟有多大？它们是怎样形成的？宇宙的物质总密度是多大？

只是在最近几年里，天文学家才创作出了透过银盘观察宇宙的方法，以及根据被遮住的宇宙对能见到的那部分的影响来重构被遮住的宇宙部分的方法。发现证明，这样做是值得的。天文学家发现了一个新星系(就是前面的文章中我提到过、1001n兄配过图的人马座矮星系)。同时，天文学家也发现了一些巨大星系团，甚至还初次窥视到了难以捉摸的大吸引体的核心部分。

没办法，我们现在所在的观察视角是如此的不利。如果我们现在生活在邻近的仙女座星系，天空中被遮蔽的部分想必不会有很大的不同，然而我们也会无法清楚地看到仙女座超星系团(是一个巨大的星系团(其实就是本超星系团，只不过目前假设咱们是在仙女做星系中，所以改名叫仙女座超星系团，其由本星系群和周围的一些星系群星系团所组成的高于星系群一级的系统)由很多星系团组成的更高一级的组织，而并不是仙女座星系)中最邻近的星系团。但即使是关于乐观视事的人也会承认，我们目前有点不大走运。由于太阳绕银心公转的轨道是倾斜于银道面的，太阳系就参与了银道面的本轮运动（就是垂直于银道面所做的上下运动Z，如图(一共有三种运动,圆周运动X；逃逸运动Y和本轮运动Z)。目前，我们所处的位置只高于轨道面40光年。如果我们出生在从今往后的1500万年，我们的位置就会在银道面上方近300光年处——即在最厚的遮蔽层之上——这样就能清楚地看见隐带的一侧。如果要是到达银道面下方的尽头去观察隐带所遮蔽的宇宙部分，呵呵，那得从今天起，等上3500万年。

对于隐带，天文学家们是能躲就躲，而把注意力集中在天空中未被遮蔽的区域上。然而，20年前的一次关键的观测暗示：也许天文学家遗漏了什么。对宇宙微波背景辐射(大爆炸余波的残余效应)的粗略观测显示出180度的不对称，人们称之为“偶极子”。天文学家发现，天空中某个部分的温度比总的平均值高约0.1%，而与之成对角线的另一部分的温度则比平均值低约0.1%。上述观测结果在1989年和1990年得到了“宇宙背景探测者号”卫星的进一步证实，这意味着我们银河帝国以及周围星系所组成的本星系群正朝着长蛇座的方向做600千米/秒的速度运动。这一矢量是根据已知的运动——如太阳绕银心的公转以及我们银河帝国朝其相邻的漩涡星系仙女座星系的运动等等作了校正后得出的。

上述运动是总的说来均匀的宇宙膨胀的一个小的偏离，然而，它起源于哪里呢？许多个星系聚集成星系群和星系团，星系群和星系团又聚集成超星系团，而使得其他区域没有星系。围绕着本星系群的成团质量分布可能施加了一股不平衡的引力吸引，把本星系群往一个方向拉。初看起来，似乎很难相信星系会越过将其分隔开的遥远距离而相互影响，但是，相对于其质量，星系之间的距离就比我们银河系内部的各个恒星间的距离要近。

把已知星系所引起的引力加起来，就能计算出本星系群的期望速度。尽管最后所得到的矢量与观测到的宇宙背景偶极子相差在20度以内，但计算出来的结果仍是很不确定的，其部分原因在于没有把隐带后面的星系考虑进去。

由于偶极子的方向与期望的速度矢量的偏差长期得不到解决，天文学家们假设有一个未知的物质在左右着本星系群的运动。一个研究小组(即后来所谓的“7武士”)利用数百个星系的运动推断出，在离我们银河系约2亿光年的地方，存在着一个未知的“大吸引体”。本星系群似乎成了大吸引体和同样遥远的、在天空对面的英仙座——双鱼座超星系团激烈争夺的对象。要想知道谁将赢得这场竞争，天文学家就必须知道上述天体结构中被遮蔽的部分的质量。

利用设在德国埃弗尔斯堡附近的一台直径为100米的射电望远镜，天文学家们在船尾座内发现了一个距离我们约6500万光年的新的星系团。其他几个方面的证据也使天文学家们得出同一个结论——把船尾座星系团的引力考虑进去，就会使本星系团的预计运动与所观测到的宇宙背景偶极子更一致。

上述研究能否解开大吸引体神秘的面纱？尽管在大吸引体的假定方向上可见星系的密度确实在增大，但这一不定型的质量的核心至今仍然使研究人员感到困惑。20世纪80年代，乔治 阿贝尔在大致正确的方位上发现了一个星系团，当时它是隐带中唯一已知的星系团。然而，由于当时发现它仅含有50个星系，因此很难算是一个吸引体，更不用说一个大吸引体了。

经过最近的研究，该星系团的真正星系含量和意义已变得清除起来。克兰 柯特维格和德国加尔兴欧洲南方天文台的帕特里克 瓦特一起，发现了该星系团中另外约600个星系。通过对所观测到的多个星系的速度暗示，该星系团的质量确实非常大，相当于著名的后发座星系团，其总质量有银河系的1万倍那么大。天文学家们终于看到了大吸引体的中心。与周围的星系团一道，上述发现有可能充分揭示邻近的宇宙区域中所观测到的星系的运动。

宇宙结构的等级制度并未止于此。对隐带的观测研究又发现了一些规模更大的成团结构。日本岐阜大学又在蛇夫座内发现了一个距我们3.7亿光年的超星系团，其内部发现了数以千计的星系。蛇夫座超星团或许和武仙座的另一个超星系团有联系，这使得天文学家对于宇宙大尺度的结构，必须重新地进行认识。

现在的发现，宇宙并不象西瓜的模型，而是存在着星系密集的区域和几乎毫无一物的巨大空洞，星系之间链接成团，镶嵌在宇宙空洞的周围，好像一些珍珠项链一样，这个巨大的现象被天文学家称作“宇宙长城”。我们的本星系群正在被其他巨大的质量所吸引，向着遥远的大吸引体而前进。

“如果这个宇宙中真的有怪物的话，那么类星体绝对算得上！” ——边寒剑

上个世纪的六十年代，天文学家从宇宙中探测到了四个令人震惊的发现，他们可以说是天文学的巨大的里程碑。每当边某夜晚仰望天空，看着这些迎风眨眼的星星，就会去想象那个令人激动奋进的十年。这四大发现就是类星体、脉冲星、微波背景辐射和星际有机分子。星际有机分子的发现给外星人的存在提供了坚实的基础，微波背景辐射为宇宙大爆炸模型提供了天上掉馅饼似的事实根据，脉冲星则从一个三十年前只是存在在纸上和人们笑谈的根本不可能的天体一下跃为宇宙中的真实物体。脉冲星、星际有机分子和微波背景辐射的发现者都分别得到了诺贝尔物理学奖（尽管微波背景辐射的两位作者写的论文只有六百多个英语单词，可以说是获得诺贝尔而将里面最短的论文）。然而，它们虽然光芒四射，类星体的发现却是排在四大发现第一位的。哈勃望远镜的发射相当的原因就是为了观测它，可以说，类星体它就是天生的“超级巨星”。

第一颗类星体是1962年发现的。悉尼大学的青年学家Cyril Hazard开始研究室女星座中一个强大的射电源，但他无法确定射电源的准确位置，于是请求澳大利亚一个新建成的射电望远镜的负责人John Bolton进行探测。探测需要等到月亮将此射电源遮住，根据信号消失和重新出现的时间进行准确定位。在一个伸手不见六指的夜晚，嫦娥来了。但是很不幸，射电望远镜的巨大抛物面天线已经极其倾斜，以至碰到了它的安全停止器上。Bolton致危险于不顾（别忘了这是一个新的望远镜），毅然砍掉了安全制动器，使望远镜继续跟踪整个月掩射电源的过程，直到抛物线天线的边缘几乎碰到了地面。

以上均为类星体3C273的照片

付出总会得到报偿的。Hazard找到了这个射电源，它看起来和一个恒星没有任何差别，也许只是一个普通的恒星（只是射电波段过于强烈而已）。这个被称为3C273的天体的位置被迅即通知了加利福尼亚帕洛玛天文台的天文学家Maarten Schmidt，他有幸对这个天体进行了光谱测量。但是测量出的结果让他困惑不解，因为作为一个光谱学专家，他竟然对于此星体光谱中的任何一段都认不出，直到不久以后，他突然意识到——这些光谱都是已经大大的偏移了原来应该所在位置上氢元素光谱——偏移高达16%（类似于多谱勒效应的偏移），这意味着这个星体距离我们高达20亿光年。至此，宇宙中的明星被人类发现了！（在其后不久又发现了一类宁静射电源，除了不发射射电辐射这一能量最低的辐射以外，其余所有性质与普通类星体完全相同，因此天文学家也将其归入类星体）

随后更多的类星体被发现，天文学家发现这个天体越来越可怕，越来越恐怖。它的辐射包括了从伽马射线到普通射电波的所有种种电磁能量，这一点既与恒星不同，也与恒星所构成的星系不同。具有讽刺意味的是，类星体的发现是从射电辐射发现的，然而从能量角度来说，射电辐射式类星体能量输出中最不重要的一部分。类星体在仅仅相当于太阳系里海王星轨道内区域的范围内，竟然发射着相当于银河系数百倍之多的能量。更恐怖的是，第一个发现的类星体——3C273的红移，只有16%，然而现在已经发现红移高达500%的类星体，这意味着它们远离我们的速度超过光速（超光速现象）。这个宇宙怪物究竟是什么？

典型的类星体距离地球非常的遥远，以致它在最大的地基光学望远镜上留下的图像也比能够分辨的图像要小1亿倍。有一派天文学家就整天盯着这些照片去看、去计算、去猜测，他们最后认为类星体必然也存在在星系中，而且必然是星系核，或者说是剧烈的活动星系核。1973年，一位天文学家Jerry Kristian采取了一个更直接的说法。他认为，如果类星体是在巨大的宿主星系的内部，那么最最近的一些类星体的图像就应当能够显示出该宿主星系中的恒星发出的光所构成的一个模糊晕圈。进行这项观测可不事轻而易举的，大气揣流会将明亮的类星体发出的光散射掉，从而将其周围可能存在的模糊晕圈彻底淹没。因此，对类星体的研究进展相当的缓慢。

1990年，意大利世界杯，里杰卡尔德在与沃勒尔比赛吐口水速度的那年，美国向太空发射了哈勃太空望远镜。事实上，哈勃望远镜很大的一个目标，就是去拍摄这些类星体的外围是否有模糊晕圈的存在（不是去拍摄他俩吐口水的瞬间照片以及决赛中沃勒尔是否假摔）。

用哈勃望远镜上的照相机观察类星体宿主有点象盯着暴风雪的天气中迎面驶来的汽车的头灯并试图从中辨认出它的制造厂家。天文学家必须对每个天体拍摄几幅图像，然后通过技术手段去掉其中的高强度光束（类星体的光），然后再将剩下的图像部分交由计算机进行处理。很遗憾，这个设想的最早的开拓者，前面提到的天文学家Jerry Kristian，在这个结果就要公布的前夕死于加利福尼亚发生的一起超轻型飞架的空难事故中。

哈勃发现了什么呢？正如天文学家Jerry Kristian所猜测的一样，哈勃拍摄的34个类型体中，四分之三呈现出非常非常弱的模糊晕圈，这可以说是其宿主星系存在的最直接证据。而另外的四分之一则没有这种晕圈。但是很显然存在着这样的一种可能性，类星体过于强大的炫目光遮掩了相对暗弱晕圈。同时发现，约有一半的类星体的宿主星系是椭圆星系，另外一半是漩涡星系，而射电信号最强的类星体主要是在椭圆星系中，不过也不是什么过于特别的规律，但是另一个发现却足够让人兴奋得跳起来——75%的类星体的宿主星系似乎正在与其他星系发生碰撞或者正在吞食其他星系。

加拿大的天文学家John Hutchings和他的合作者报道了这个发现，但是来自哈勃望远镜的图像显然更加生动和激动人心。互相碰撞的星系为类星体的能量产生提供充足的燃料。碰撞的猛烈作用是恒星和气体松散开来，从而进入位于其中一个星系的中心的大质量黑洞中。调进黑洞的物质然后产生强烈的辐射。

这一过程可以解释类星体在宇宙历史的不同阶段的相对数量。当宇宙大爆炸发生之后的时期，宇宙不存在星系，因而也不会存在星系碰撞。这样，那个时期几乎没有能够观察到的类星体，也可以说，几乎没有110亿年前的类星体。但是在随后的时期内，原始星系开始大量形成，并由于相互距离较近，从而产生了数量较多的、距地球100亿光年的类星体，最后，宇宙的膨胀使大多数星系彼此距离大大拉开，这样造成星系间相互碰撞的机会变小，因而类星体的数目也就相应的减少。

但是，哈勃望远镜里面还有25%的类型体的宿主星系，没有观察到它们与什么别的星系进行碰撞。不过，天文学家猜测，也许存在此宿主星系的伴星系，类星体的强光束使得天文学家无法观察到它，或者存在另外一种可以提供足够的燃料把一个大质量黑洞转变为类星体的机制。

至于这些宇宙终极怪物的寿命，唉！现在有把握的东西并不多。已观测到的宿主星系没有显示任何证据证明类星体发出辐射的时间已经长得足以破坏这些宿主星系。如此之多的宿主星系正在发生碰撞或者吞食作用这一观测结果以及天文学家早已知道的这种作用通常为星系的一个旋转周期说明，怪物的寿命可能还不足1亿年（类似于恐龙这种终极怪兽在地球上的存在时间）。如果这种估计没有错误的话，那么类星体在一个星系长达100亿年的寿命期中就真的仅仅是一种昙花一现的短暂现象。虽然每个类星体产生的能量非常非常巨大，但是也仅占其宿主星系整个寿命期内辐射输出总量的10%左右。

发现不止于此，1994年，以约翰霍普金斯大学的Holland Ford为首的天文小组发现，室女座星系团的中心和最大天体，M87星系（距离地球约5000万光年）的活动星系核发出了一个很宽的辐射能谱，其形态与类星体发出的能谱极为类似，但其强度仅为后者的千分之一。并且还发现，M87的星系和一侧的光表现为蓝移，而另一侧表现为红移。这说明其核中心有着高速旋转的热气体盘，其旋转速度极为迅速，必须有一个质量高达太阳质量30亿倍的巨大黑洞才能将其约束住。从这个黑洞的能谱分析，几十亿年前，M87的核就是一个类星体。

上图为M87,下图为喷流的清晰照片

可以说类星体的这种深层次的发现揭示了星系间碰撞是多么的巨大和强憾，宇宙不是不起涟漪的一潭死水。碰撞中大量气体相互作用从而使彼此距离大大拉近，进而为星系中心的巨型黑洞提供了强大的燃料基础。现在我们只能感谢上苍——没把地球和太阳系安排在将物质转变成强烈辐射的黑洞周围。

最近的发现再一次暗示天文学家，观察类星体，就是在对浩瀚的宇宙考古。在宇宙的早期，星系合并是主流，其间诞生了类星体这一超级明星，其后的天体就是由这些早期天体演化过来，而产生了蝎虎BL天体，经过漫长的时间长河，逐步演化成赛弗特星系、爆发星系、射电星系以及象银河系这样的正常星系。回顾类星体，就如同看见了宇宙的早期，每当看到或者听到类星体，边某心中除了恐怖和好奇（如同我对恐龙一样），更多的是想起苏轼的名句：“哀吾生之须臾，羡长江之无穷”