Question

什么是类星体，和黑洞有什么区别？

Answer 1

现在一般认为星系中心有一颗黑洞，黑洞外面可能有物质，也可能没有或者很少，有物质的呢称作活动星系核（AGN），没有的呢就一般不管他，因为它发出的光线我们很难接收到。

类星体属于活动星系核，黑洞都会吸积外部的物质来增长（吸积盘）。同时吸积物质的时候会以光的形式释放物质的部分能量，这就是为什么能看到类星体的原因。

黑洞里的东西我们是探测不到的，只能通过黑洞外部的物质来猜测里面的结构。和盲人摸象差不多。

类星体，就是活动星系核。

类星体3c273:

1960年，天文学家发现，某些遥远天体光学体很小，与恒星表现一样，但是非常的明亮发射连续谱线，似星云又不是星云，如星系又不是星系，而且红移量非常大。所以命名为类星体。

最终大体认定这是活动星系核（AGN）。核心位置的巨大黑洞因吞噬太多物质，喷射出超级物质喷流。

类星体其实就是早期黑洞。几亿几十亿年前，星系之间多有互相碰撞现象，造成恒星与物质被黑洞捕获。因为吃得太多，黑洞就反吐出一些物质与辐射出来，而喷出的物质与能量因为很多，所以，类星体大都是光芒耀眼，比一个星系都亮。

类星体是一种具有星系级的能量释放，但是体积却很小的天体，一般只有几个光日的大小。对于类星体的研究目前还没有太准确的结论，一般认为类星体是活动的星系核，也有其他的假说，比如黑洞说，白洞说，反物质说，巨型脉冲星等等。

由于类星体距离我们都非常遥远，一般都在100光年上下的距离，再加上体积小，所以观测起来的难度就很大，所以目前对类星体的研究还不是很确切。

而黑洞相对来说要比类星体了解的更多一些。已发现的黑洞有两大类，一类是恒星级黑洞，一类是星系级黑洞。

恒星级的都是由恒星演化而来的，是质量在30倍太阳质量以上的恒星演化而成的，形成黑洞后的质量下限是3倍太阳质量。关于这类黑洞，无论从形成理论上，还是从观测数据上，相对来说比较多一些。而这种黑洞在能量上也是远远不如类星体的，从各个角度来看，与类星体都相差甚远。

另外一种是星系级黑洞，比如在银河系的中心就存在一个质量在300万倍太阳质量的黑洞。在其他一些星系的核心区域，我们也发现存在黑洞的迹象。

结合类星体的假说，有可能是星系核演化成类星体，如果是这种情况，那么类星体的内部很可能也存在着一个巨型黑洞。

不过，对于类星体，目前真的还是了解太少了，究竟类星体与黑洞有无直接的关联，也许需要未来的研究才能知道吧。

类星体是宇宙中威力强大的星体，是最明亮最遥远的天体是由质量比太阳大数十亿倍的超级黑洞驱动，它位于地球遥远的星系之中，星系核中存在许多物质，为类星体作能量补给。

爱因斯坦广义相对论中最著名的预测之一:在时空中，重力非常强大，没有任何东西——甚至光——能够逃脱。更准确地说，黑洞是时空中被事件视界包围的奇点，事件视界是一个充当完美单向膜的表面:物质和辐射可以进入事件视界，但一旦进入，就永远无法逃脱。值得注意的是，一个孤立的不带电荷的黑洞完全由两个参数表征:它的质量和它的自旋或角动量。

用目前或可预见的技术不可能对宏观黑洞进行实验室研究，所以检验爱因斯坦理论的这些预测的唯一方法就是在天上找到黑洞。毫不奇怪，孤立的黑洞很难看到。它们不仅是黑色的，而且非常小:质量相当于太阳的黑洞直径只有几公里，因为黑洞会弯曲空间。然而，在富含气体的环境中探测黑洞的前景要好得多。靠近黑洞的气体通常采取旋转圆盘的形式，称为吸积盘:轨道气体不是直接落入黑洞，而是随着其轨道能量转化为热量，逐渐向视界螺旋运动，这种热量使气体变暖，直至发光。当向内螺旋的气体消失在视界后面时，气体都会发出大量的辐射。

在这个过程中，黑洞可以被认为是一个熔炉:当提供燃料(气体)时，它产生能量(输出的辐射)。爱因斯坦的标志性公式E=Mc2关联质量M和光速c能量E叫做静止质量能量。利用这种关系，有一个衡量这个或任何其他炉子效率的自然无量纲尺度:它产生的能量与它消耗的燃料的剩余质量能量之比。对于燃烧化石燃料的炉子来说，效率非常低，大约为5×10-10。对于使用铀燃料的核反应堆，效率要好得多，大约为0.1%；对于驱动太阳和恒星的聚变反应，效率可以达到0.3%。

黑洞炉的效率甚至比任何一种都高:在10%到40%之间。万一我们可以驯化黑洞，美国的全部电能消耗可以由一个每年只消耗几公斤燃料的黑洞炉提供(黑洞的另一个好处是它们可以消耗放射性废物，而不是产生放射性废物！)。

尽管聚变反应的效率相对较低，但宇宙中的大多数光来自恒星。这些恒星大多是由星系组成的。我们自己的星系包含数百亿颗排列成一个圆盘的恒星；离我们最近的距离大约是1秒(3.26光年)，到银河系中心的距离大约是8千秒(大约26，000光年)。银河盘中遥远恒星发出的漫射光就是我们观察到的银河系。

一小部分星系在其中心附近包含神秘的致密光源，称为活动星系核。其中最亮的是类星体；引人注目的是，类星体比太阳的光量多10倍，因此比它们所在的整个星系都要亮。尽管类星体比星系要罕见得多，但它们如此明亮，几乎贡献了宇宙中10%的光。

具有讽刺意味的是，类星体异常的亮度使得它们很难被发现。除了在少数情况下，它们是如此明亮，以至于在类星体的强光下看不到宿主星系，而且它们太小，看起来像恒星(事实上，“类星体”是“类恒星物体”的收缩)。因此，即使是最亮的类星体通常也无法与数百万颗亮度相似的恒星区分开来。幸运的是，一些类星体也是强大的射电辐射源，1963年，这条线索使天文学家能够识别出一个名为3C 273的射电源，其微弱的光源看起来像一颗不起眼的恒星。有了这个鉴定，加州理工学院的马丁·施密特能够证明3C 273的谱线被红移——宇宙的宇宙膨胀导致的多普勒频移——到波长比实验室光谱长16%，因此3C 273在8亿兆帕斯卡的距离上，比它是一颗普通恒星的情况下要远1000万倍。

到目前为止，我们已经发现了近十万个类星体。大多数都是在宇宙当前年龄的20%到30%时形成的，到现在为止，人口已经从峰值下降了近两个数量级，大概是因为随着宇宙加速膨胀，类星体的燃料供应正在枯竭。

类星体怎么会发出这么多能量？它们是黑洞炉的说法是在它们首次被发现后不久提出的。但是在20世纪60年代，黑洞是一个新颖而奇特的概念，需要巨大的黑洞(大约一亿个太阳质量)来解释类星体的性质。因此，大多数天文学家非常恰当地聚焦于更保守的模型，如超大质量恒星、普通恒星或中子星的密集星团以及坍缩气体云。然而，在接下来的二十年里，所有这些模型都无法解释类星体不断增长的观测结果。此外，其他研究表明，在星系中心形成巨大的黑洞是自然的，甚至可能是不可避免的。

许多间接但令人信服的论点也支持黑洞炉假说。例如，一个明亮的类星体在其生命周期内的发光输出相当于静止质量能量大约是太阳质量的一亿倍。如果这是由先前给出的0.3%效率的恒星的聚变反应产生的，那么所需的燃料质量将几乎是我们银河系所有恒星的总和。没有合理的方法将如此多的质量集中到靠近黑洞的微小区域。另一方面，对于黑洞炉来说，效率为10%或更高，因此所需质量小于109太阳质量，在许多星系中心附近不难找到这么多气体。因此，黑洞炉是唯一没有耗尽主星系燃料预算的模型。

第二个论点是关于类星体的大小。类星体的亮度在短短几周内不规则地变化。事实证明，要建立一个发光天体物理模型是相当困难的，这个模型在一个比穿过物体的光传播时间短的时间尺度上变化很大:物体的不同部分在这个时间尺度上没有因果联系，所以它们独立变化，它们的贡献趋于平均。因此，变化最迅速的类星体的大小必须小于光在几周内传播的距离，大约是百分之几秒或地球-太阳距离的几千倍。以我们的标准来看，这样的距离很大，但在银河系的尺度上却非常小，只有整个银河系的百万分之一大。一个有一亿个太阳质量的黑洞和它周围的吸积盘可以舒适地容纳在这个体积内——它的视界半径大约是地球到太阳的距离——但是几乎所有类星体的替代模型都不能做到这一点。

第三个论点出现是因为一些类星体发射出强大的等离子体射流，延伸到一个兆帕斯卡(见图1)，可能被黑洞附近的磁场校准和加速。这些喷流的产生并不显著:例如，不同种类的恒星也产生小得多的喷流。然而，类星体喷流通常以接近光速的速度运行，除了接近黑洞的视界之外，没有可能产生如此高的速度。此外，即使喷流的最里面部分是在物质到达远端一百万年后发出的，喷流也是准确的直线。因此，无论什么样的结构使射流准直，它都必须在几百万年内保持对准；如果喷流沿着旋转的黑洞轴喷出，这很容易，但在其他类星体模型中则很困难或不可能。

图像中心的亮点是类星体，它位于240兆帕斯卡外的星系中。当从类星体发出的细长喷流撞击星系周围的星系际气体时，它们终止于明亮的“热点”。这些热点距离类星体大约70千秒(或228，000光年)。

基于这些和其他论点，人们几乎完全同意类星体的能量来源是气体在一亿或更多太阳质量的黑洞上的增长。接受这个模型导致了一个简单的推论:如果现在闪耀的类星体的数量远小于宇宙年轻时的数量，类星体是黑洞熔炉，那么许多“正常”星系应该仍然包含黑洞，这些黑洞曾经在类星体的中心为它们提供能量，但现在是黑暗的。我们能在附近的星系中找到这些“死亡类星体”吗？

宇宙是均匀的，所以平均来说，类星体光的能量密度在宇宙的任何地方都必须是相同的(这里平均的意味着在大于大约10兆帕斯卡的尺度上的平均值，与宇宙的整体“大小”相比，这仍然是小的，几千兆帕斯卡)。我们可以通过将调查中发现的所有类星体的贡献相加来测量这种能量密度。例如，如果这种能量是由效率为10%的黑洞炉产生的，那么质量M黑洞聚集的物质会产生0.1Mc2在类星体光中。类似地，如果死类星体的平均质量密度是ρ，那么类星体光的能量密度一定是0.1ρc2。

因为我们知道后一个数字，我们可以颠倒计算来确定死类星体的质量密度。这一论点的力量在于，它不需要对黑洞的质量或数量进行假设；不知道类星体何时、何地或如何形成；除了它的效率之外，对类星体的物理学一无所知。索坦的论点告诉我们，死类星体的质量密度应该是每立方兆帕斯卡数十万个太阳质量，相比之下，大星系的密度大约是每百立方兆帕斯卡一个。它没有告诉我们的是单个死亡类星体有多常见或有多巨大:例如，平均每个星系中可能有一个一千万个太阳质量的死亡类星体，或者1%的星系中有十亿个太阳质量的死亡类星体。

受到黑洞引力场影响的恒星——通常是那些距离秒左右的恒星——被加速到更高的速度。这种加速导致了多普勒频移的增加，从而拓宽了恒星总体的谱线。在附近星系中心对这种效应的研究始于1980年左右，并在少数情况下发现了黑洞的证据——或者至少是巨大的黑暗物体。这些结果很诱人，但不完整:问题是地面望远镜的角度分辨率受到大气造成的模糊的限制，因此黑洞的影响只能在最近的星系中被探测到。这个问题是建造哈勃太空望远镜的动机之一，该望远镜在1990年发射时，其角度分辨率大约是最好的地面望远镜的十倍。从那时起，哈勃望远镜投入了数千个小时寻找星系中心的黑洞，这一搜索证实了早期在附近星系中的地面探测，并为几十个更远的星系中的大规模黑暗物体提供了确凿的证据。我们相信哈勃观测到的大质量黑暗物体是黑洞，因为替代物(例如，一个低光度恒星的密集集群)远不那么可信。近年来，地面望远镜恢复了对死亡类星体的搜索，现在使用自适应光学实时校正大气模糊，提供等于或超过哈勃的角度分辨率。

我们自己的星系也包含一个黑洞。非常靠近银河系中心的是一个被称为人马座A*的致密强射电辐射源。高分辨率红外观测显示，在距离人马座A*百分之几秒的范围内有几颗明亮的恒星。这些恒星的位置和速度已经被跟踪，有些长达20年；特别是，S2星的轨道周期只有15.8年，现在已经跟踪了不止一个完整的轨道(图2)。利用第一年的力学，我们可以从这个轨道推断出这颗恒星正在围绕一个位于人马座A*的天体运行，这个天体有430万个太阳质量，这个天体的大小仅仅是地球-太阳距离的一百倍。这种质量的极端集中与除黑洞之外的任何已知的长寿天体物理系统都不相容。

关于黑洞和星系之间的关系，我们有什么更广泛的了解？首先，黑洞似乎存在于大多数星系中。其次，在大多数情况下，黑洞的质量大约是银河系恒星质量的0.2%。但是我们正在寻找的黑洞真的是死类星体吗？通过星系调查，我们可以确定当地宇宙中恒星的平均质量密度，由于黑洞质量通常是星系中恒星质量的0.2%，我们可以估计黑洞的平均质量密度。索坦的论点，如前所述，从完全不同的数据给出了死亡类星体的平均质量密度。这两种估计在大约2倍的范围内一致——在不确定的范围内——所以毫无疑问，我们发现的黑洞确实是类星体的灰烬。因此，类星体——银河系外宇宙最显著的组成部分之一——变成了黑洞——二十世纪理论物理学最奇特的预测之一。

关于这些物体，最深刻的未解问题之一是黑洞和星系形成之间的关系。虽然黑洞仅占星系中恒星质量的百分之一，但形成黑洞释放的能量比形成星系其余部分释放的能量大数百倍。如果这种能量的一小部分被反馈回周围的气体和恒星，它将对星系的形成过程产生巨大的影响，也许会将气体吹出星系，从而抑制新恒星的形成。黑洞和类星体是星系形成的有趣副产品，对形成过程没有影响，还是它们在调节过程中起着核心作用？更简单地说，星系决定类星体的性质还是相反？

第二个深刻的问题是这些黑洞是否可以作为物理实验室。迄今为止，对爱因斯坦理论的所有测试——它以优异的成绩通过了——都是在弱引力场中进行的，比如在地球或太阳系中。因此，我们没有直接证据证明该理论在强引力场中有效。星系中心黑洞附近许多自然发生的过程，例如吞噬恒星和黑洞合并，可能会被下一代天文观测台测量到。我们能否充分理解这些过程，从而在强引力场中检验广义相对论的预测，爱因斯坦会证明是正确的吗？

类星体是当时物理学界一种叫法沿用至今，意为类似恒星的星体，因为当时从光学望远镜中可以看到模糊的影像，但完全不知道它究竟是一种啥星体

当天文学家测得了类星体的光谱后，完全看不懂，直到荷兰天文学家施密特突然发现，原来是类星体的光谱中存在着巨大的红移，根据哈伯定理表明类星体非常遥远，大约是亿光年的距离。这就引发了一个大疑惑，距离如此遥远的星体居然可以在光学望远镜中看到影像，可以推算出类星体应该具有难以想像的本征亮度，星星体究竟是什么？它巨大的能量究竟如何获得？

最初是前苏联的泽尔多维奇学派提出了引力势能是能量来源的设想，直到英国宇宙学家林登贝尔最终给类星体画出了一幅清晰的物理图像：类星体本质上就是活跃星系的星系核。在每个星系中都存在一个超大质量黑洞，当它以吸积盘的方式吞噬周边的物质时，会因为吞噬得太快而无法消化，因此会产生从垂直平面双向的高能喷流，并且吸积盘中的高速旋转的物质也会产生极高温而产生X射线

所以类星体与黑洞有关联，但有两点明确的差别：

1）恒星级的黑洞无法形成类星体

2）有些星系中的超大质量黑洞（比如咱们的银河系）由于没有充足的物质可吞噬，也就形成不了吸积盘，更产生不了喷流，这种不活跃的星系核也不是类星体

指的是同一个物体，只是叫法不一样，都是大质量天体

类星体不是单一物体，是一堆垃圾的组合，核心是一个超级黑洞，垃圾被黑洞搅和得闪闪发光，远处看就像一个独立的恒星，所以叫类星体。垃圾吐光后只剩下一个温柔的超级黑洞。类星体是宇宙中最狂暴的爆发，如果咱们站在吸积盘轴线几光年处偷拍，会被轰的全身原子都被磨碎。银河系附近没这玩意儿