哈尼天體

北辰

1999年7月23日，錢德拉太空望遠(yuǎn)鏡成功升空，作為人類的“眼睛”觀測著宇宙空間。作為一類特殊天體，黑洞一直是錢德拉太空望遠(yuǎn)鏡的重要觀測目標(biāo)，但在一個遙遠(yuǎn)且超大質(zhì)量黑洞周圍，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)了一個奇特的“天文奇景”——“宇宙幽靈”。

科學(xué)家表示，這個奇怪的天體產(chǎn)生了超乎尋常的高能量。他們認(rèn)為，這是由黑洞噴射的放射物質(zhì)所形成的，而這些物質(zhì)在逐漸消失之后仍彌漫著X射線物質(zhì)，從而形成了詭異的“宇宙幽靈”。

小星系里住著大黑洞

上世紀(jì)六十年代，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種特殊天體。它們在遙遠(yuǎn)的宇宙邊緣，快速地向宇宙外側(cè)奔跑，其速度極快，幾乎能達(dá)到光速的一半。

這種奇怪的天體被人們稱為“類星體”。它就是個三不像——從照片圖像上看，它像恒星但又肯定不是恒星;從光譜像上看，它像星云但又肯定不是星云;從無線電輻射像上看，它像星系但又肯定不是星系。

類星體還有一個奇特之處，就是從釋放能量的多少來看，它們肯定能躋身星系一級的天體之列，其能量甚至是不少普通星系的千倍以上。類星體的超常亮度能使光能在100億光年外被觀測到。但是，它的體積又比星系小得多，只有星系大小的幾十萬分之一，甚至能被塞進(jìn)太陽系里。

一般來說，在宇宙空間中，體積越大的天體往往擁有越大的能量，但為何類星體小小的軀體內(nèi)會蘊(yùn)藏著如此巨大的能量，它的能量又是從哪里來的？長期以來，這些問題讓天文學(xué)家困惑不解。

有人認(rèn)為，那里的巨大恒星很多，它們連續(xù)發(fā)生超新星爆炸導(dǎo)致了這些能量的產(chǎn)生;還有人認(rèn)為，那里的恒星數(shù)量多，會連續(xù)碰撞產(chǎn)生能量;但最靠譜的說法還是和黑洞有關(guān)。

論起知名度，類星體當(dāng)然趕不上黑洞，但要是論神秘性，類星體絕對不輸于黑洞。越來越多的證據(jù)表明，類星體實際上是一類活動星系核，在星系的核心位置有一個超大質(zhì)量的黑洞。類星體并不大，但是黑洞卻很大。也就是說，小星系里面居住著一個大黑洞，而黑洞在里面興風(fēng)作浪。在黑洞的強(qiáng)大引力作用下，附近的塵埃、氣體以及一部分恒星物質(zhì)圍繞在黑洞周圍，形成了一個高速旋轉(zhuǎn)的巨大吸積盤。

吸積盤旋轉(zhuǎn)纏繞，在最中心的區(qū)域，物質(zhì)源源不斷地落入黑洞，并伴隨著巨大的能量輻射，形成了物質(zhì)噴流，向吸積盤上下兩側(cè)噴涌。如果這些噴流剛好正對著地球，那我們就能觀測到類星體，也就能看到它所發(fā)出的不可思議的能量了。

星系動物園里的青蛙

也許你會認(rèn)為，只有當(dāng)類星體的能量在噴發(fā)時，我們才能觀測到它。之前，許多天文學(xué)家也是這樣認(rèn)為的。不過，我們現(xiàn)在需要改變這種認(rèn)識。事實上，它在不噴發(fā)能量的時候，我們還是能“看見它”，只不過無法看到它的“真身”，只能看見它的“幽靈幻象”。來自荷蘭的一位普通女教師哈尼·范·阿克爾就首先發(fā)現(xiàn)了這樣的“幽靈”。

哈尼并非天文學(xué)家，充其量只能算是個天文學(xué)愛好者。2007年，她參加了一個名為“星系動物園”的項目。該項目計劃從龐大的數(shù)據(jù)庫中尋找目標(biāo)，從星系的顏色和外形入手，對星系進(jìn)行區(qū)別和分類。這個數(shù)據(jù)庫由斯隆數(shù)字化巡天項目建立，目的是對天空中的星系、類星體等各種目標(biāo)，做一次精細(xì)普查。不過，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的，專業(yè)的天文學(xué)家根本沒有時間和精力處理這么多的信息，于是研究人員想出了一個好辦法，建立了“星系動物園”項目，熱忱邀請全世界對天文學(xué)感興趣的人都來參與。

哈尼參加這個項目不久，就發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象。在旋渦星系IC 2497旁邊，黑暗的星空中漂浮著一個綠色的斑塊，看起來就像是一只綠色的青蛙。它正在撐開后腿奮力地游向前方光明的地方，而前方就是一個巨大明亮的星系。這是一個讓人費(fèi)解的圖像，這個綠色斑塊也因為哈尼的發(fā)現(xiàn)而被稱為“哈尼天體”。這個像青蛙一樣的哈尼天體其實是一團(tuán)氣體，它不像是星系中的物質(zhì)，且距離星系有上萬光年的距離。

“星系動物園”里突然冒出了一個“青蛙”，這個消息迅速傳遍了天文學(xué)界，而項目本身的參與者也開始了查找工作。很快，他們便陸陸續(xù)續(xù)地發(fā)現(xiàn)了上百個這樣綠色的星系，而這些發(fā)現(xiàn)也吸引了美國宇航局和歐洲空間局的關(guān)注。由這兩家機(jī)構(gòu)共同管理的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡為此拍攝了一批纖弱的綠色發(fā)光天體。這些發(fā)光結(jié)構(gòu)有環(huán)狀的、螺旋狀的，還有像辮子那樣纏繞形狀的。并且，它們也處在星系的外側(cè)，距離星系中心幾千到幾萬光年。

這么多綠色氣體出現(xiàn)在星系外側(cè)，絕對不是巧合！因此，越來越多的觀測機(jī)構(gòu)、天文學(xué)家都對哈尼天體產(chǎn)生了濃厚的興趣，共同探討“綠色幽靈”的秘密。

目前，天文學(xué)家普遍認(rèn)為，類似的星系可能都發(fā)生過某些不為人知的劇烈活動。在活動期間噴發(fā)出大量氣體，而這些氣體則彌漫在星系周圍，繼續(xù)擴(kuò)散，最終到達(dá)星系邊緣。還有一些人則認(rèn)為，這些綠色的絲狀氣體結(jié)構(gòu)是兩個星系在合并過程中，被引力作用扯斷的潮汐尾，這些龐大的潮汐尾綿延上萬光年，在星系合并結(jié)束后，仍長期圍繞宿主星系緩慢旋轉(zhuǎn)著。

8個哈尼天體的案例

綠色是被電離的氧原子

其實，目前困擾天文學(xué)家的第一難題倒不是星系邊緣出現(xiàn)的氣體，畢竟他們已經(jīng)想到了好幾種可能，而是至今還沒有人能解釋這些氣體為何是綠色的。

綠色是我們這個星球上代表生命的顏色。植物是綠色的，礦物也可以是綠色的，甚至湖水也可能是綠色的。但在宇宙中，我們能看到的星系卻不可能是綠色的。由于量子力學(xué)和人類視覺的局限性，我們僅僅能夠感知到紅、橙、黃、白、淡藍(lán)這幾個顏色，沒有哪個星球的綠色能夠亮到人眼可見的地步。因此，在過去很長一段時間里，天文學(xué)家猜測，星球聚集的星系是不會出現(xiàn)綠色的。但是，哈尼天體卻呈現(xiàn)出了綠色！

科學(xué)家認(rèn)為，哈尼天體所顯現(xiàn)的綠色是電離氧原子的顏色。其實，在地球上也會出現(xiàn)這個情況——在高緯度地區(qū)，氧原子偶爾會經(jīng)受來自太陽帶電顆粒的擾動，而為地球的天空點(diǎn)綴上綠色的極光，極光中的綠色就是氧原子顯現(xiàn)出來的。但是，氧原子被電離只能發(fā)生在很小的區(qū)域內(nèi)，要想把遙遠(yuǎn)星系邊緣的氧原子電離變成綠色，那幾乎是不可能的。

星系的能量極少，它們并沒有能力電離星系外側(cè)的氧原子，但是類星體就有這個能量。類星體居住在星系核的中心，只不過我們不知道它是類星體，或者說它是已經(jīng)不再活動的類星體罷了，而它們曾經(jīng)的活躍，造就了這些“綠色幽靈”。

在新一輪查找中，科學(xué)家又找到了8個類似的哈尼天體。這些星系的能量都很小，根本達(dá)不到電離氧原子的能量（只有所需電離能量的十分之一）。所以，電離的能量絕不可能來自星系本身，只有可能來自居住在星系核中的類星體。

宇宙中的綠色燈塔

類星體都是極度活躍的星系核，它們擁有的能量比其所在星系高得多。不少人懷疑，也許類星體本身就是一類黑洞。它們盤踞在星系中心，吞噬周圍的物質(zhì)，同時發(fā)出熱量，熱到能發(fā)出強(qiáng)烈的輻射。而這些輻射，就會像探照燈那樣照射著星系。

在這些光束中，紫外線是最重要的成員，它能將其他塵埃電離。紫外線以光速行走，奔向星系的邊緣，經(jīng)歷成千上萬年后達(dá)到合并星系的邊緣，將星系外側(cè)的氣體物質(zhì)電離。于是，塵埃物質(zhì)里包含的氧原子也就變成了綠色，哈尼天體也就出現(xiàn)了。星系中心類星體的能量是極大的，也只有它們的能量才能把這么遙遠(yuǎn)的氣體電離，致其呈現(xiàn)出幽靈般的綠色。

但是，這些綠色的存在僅僅是一瞬間。當(dāng)星系邊緣的氧元素被電離成為綠色時，在星系的核心，劇烈的活動就已經(jīng)停止了。讓氧原子繼續(xù)被電離，繼續(xù)保持綠色已經(jīng)不可能。因此，這些星系邊緣的綠色就像是幽靈那樣一閃而過，它們的存在時間只有幾千年——相對于星系的壽命來說，也就是一瞬間。

原來，是遙遠(yuǎn)星系中心的類星體導(dǎo)演了這一切。雖然它們已經(jīng)不再噴發(fā)，但是這些星系邊緣徘徊的綠色斑塊就是它們的幽靈。我們無法斷言類星體已經(jīng)死亡，它們還在那里，或許只是暫時休眠罷了。

這些“綠色幽靈”就像是一群誠實的記錄者，告訴我們那里剛剛發(fā)生了大型的吞噬行為;它們又像是優(yōu)雅的藝術(shù)家，絢麗地展現(xiàn)著類星體的強(qiáng)大能量;它們更像是人類的探測器，為我們指引著宇宙深空的奧秘所在——看，綠光就在那里！