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1960年代，近代天文學(xué)開始起航，航隊(duì)的旗艦，便是類星體。
所謂近代天文學(xué)，是以四大發(fā)現(xiàn)為標(biāo)志，即類星體、脈沖星、星際分子和宇宙背景輻射。1963年，美籍荷蘭天文學(xué)家施密特（M.Schmidt）揭開了類星體的面紗，宇宙中一種嶄新的天體被發(fā)現(xiàn)。屈指算來，整整五十年。換句話說，近代天文學(xué)已經(jīng)走過了半個(gè)世紀(jì)的歷程。
偶然中的必然
哲學(xué)中有一條邏輯，討論偶然和必然，偶然往往是在必然之中。類星體的發(fā)現(xiàn)，再次證實(shí)了這一邏輯性的真理。
人類憎恨戰(zhàn)爭，因?yàn)閼?zhàn)爭使生靈涂炭，但戰(zhàn)爭也可以促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展，尤其是某些科學(xué)的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國人瘋狂之極，征服了幾乎整個(gè)歐洲。唯一應(yīng)該臣服而沒有臣服的大國是英國，當(dāng)希特勒忙于和蘇聯(lián)苦戰(zhàn)之時(shí)，無時(shí)無刻不想除掉這個(gè)后院的心腹之患。鑒于一時(shí)無法用陸軍征服，只能不停地進(jìn)行空襲。但不久希特勒便發(fā)現(xiàn)，每次空襲，對方居然都事先有了防范。這令納粹二號(hào)人物格林大為惱火，認(rèn)為一定是內(nèi)部出了叛徒。這件事一直到二戰(zhàn)結(jié)束，仍然是個(gè)謎。美國著名戰(zhàn)地記者夏勒（W.L.Shirer），曾目睹希特勒的上臺(tái)、二戰(zhàn)經(jīng)過和紐倫堡對納粹戰(zhàn)犯的審判，在其名著《第三帝國的興亡》一書中記述了這件事。
事實(shí)上，偵破納粹每次空襲的不是靠的間諜，而是英國的雷達(dá)技術(shù)。當(dāng)時(shí)，英國的雷達(dá)技術(shù)已相當(dāng)先進(jìn)，海岸預(yù)警雷達(dá)隨時(shí)能夠監(jiān)視敵機(jī)的到來。有一次，英國的預(yù)警雷達(dá)突然出現(xiàn)故障，英國軍方十分緊張，以為德國造出了破壞雷達(dá)的新式武器。后來證實(shí)，破壞雷達(dá)的“敵人”是來自太陽的射電暴發(fā)。這一秘密直到戰(zhàn)后才公布，為此有人建議將該事件的時(shí)間——1942年，定為太陽射電天文學(xué)的誕生年。
戰(zhàn)后，一批為軍事服務(wù)的科學(xué)家轉(zhuǎn)為搞射電天文，使英國的射電天文學(xué)在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)一直處于世界領(lǐng)先地位。其中，最著名的是賴爾（M.Ryle），他將單個(gè)的望遠(yuǎn)鏡串聯(lián)起來觀測天體，使其能力成倍增加，被稱為綜合孔徑技術(shù)。賴爾因此獲1974年度的諾貝爾獎(jiǎng)。是天文界最早的諾貝爾獎(jiǎng)得獎(jiǎng)人之一。
英國劍橋大學(xué)開始利用射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行巡天觀測。所謂巡天觀測，即尋找天空中發(fā)射射電波的天體。由于不知道這些天體是什么，所以把它們統(tǒng)稱為“射電源”。被發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)射電源是天鵝座A，它幾乎是天空中最強(qiáng)的射電源，后來證實(shí)它是一個(gè)射電星系。到了1950年，劍橋大學(xué)發(fā)表了它的第一個(gè)射電源表（The first Cambridge Catalogue of Radio Sources,1C）。1C中共包含50個(gè)射電源。1955年發(fā)表了2C，共包含1936個(gè)射電源。欲速則不達(dá)，由于技術(shù)上的原因，這些源大部分都是偽源。1959年，經(jīng)過重新鑒定，發(fā)表了3C。3C射電源表共包含471個(gè)源，這些源中實(shí)際上已經(jīng)包含了類星體，當(dāng)天文學(xué)家試圖用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡去辨認(rèn)這些射電源對應(yīng)的天體究竟是什么時(shí)，類星體的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)成了必然。
開創(chuàng)射電巡天觀測的劍橋大學(xué)射電天文望遠(yuǎn)鏡
1960年美國帕洛瑪山天文臺(tái)的桑德奇（A. R. Sandage）首先在三角座找到了3C－48（3C表中的第48號(hào)源）的光學(xué)對應(yīng)體。它看上去就像一顆普通的恒星，但它的光譜線很不正常，具有寬的發(fā)射線，而一般的恒星都是吸收線。另外，它的紫外波段的輻射也比普通恒星強(qiáng)很多，而且具有光變。
另一次擦肩而過者是哈扎德（M。Hazard請?zhí)峁┤?，他用設(shè)在澳大利亞帕克斯（Parkes）的口徑為64米的射電望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確地測量了3C－273的位置。他用的方法非常巧妙，選擇3C－273經(jīng)過月球的機(jī)會(huì)，利用月球掩食恒星逐點(diǎn)對3C－273進(jìn)行觀測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3C－273是一個(gè)射電雙源，中間夾著一顆恒星，恒星的星等有13等。進(jìn)一步觀測發(fā)現(xiàn)和3C－48一樣，也具有寬的發(fā)射線，這些發(fā)射線也無法證認(rèn)。哈扎德的工作是1963年宣布的。
幸運(yùn)女神最終落到了施密特頭上，施密特是哈扎德的同事，也在帕洛瑪山天文臺(tái)工作。他用該天文臺(tái)的5米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)一步觀測3C－273，準(zhǔn)確地測量了每一條發(fā)射線的位置。他在一次談話中親自告訴筆者，他花了6周時(shí)間去思索這些發(fā)射線究竟是什么，最終，他恍然大悟，原來這些線就是一些最普通的氫的巴爾末線和電離氧的譜線，只不過向紅端方向位移了很多。
施密特當(dāng)年發(fā)表在《自然》周刊上關(guān)于發(fā)現(xiàn)類星體的論文，論文如此短小。
3C－273的光學(xué)照片和光譜圖。上圖是3C－273本身的光譜，下圖是用作波長定標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)光譜
天體光譜線的紅移值Z定義為觀測到的波長λ相對于地球上實(shí)驗(yàn)室波長λ0的位移比Z=（λ-λ0）/λ0，由于λ總是大于λ0，所以叫做紅移。
根據(jù)施密特的證認(rèn)，得出3C－273的紅移值Z＝0.158。如此大的紅移值，肯定是處在銀河系之外的一種新的天體。1963年，施密特將他的工作發(fā)表在英國《自然》雜志上（Schmidt M. Nature, 1963,197: 1040）。從此，類星體正式被發(fā)現(xiàn)。
幸運(yùn)之神
當(dāng)人們談及類星體的發(fā)現(xiàn)者時(shí)，總忘不了上面提到的桑德奇和哈扎德。但是，作為正式的發(fā)現(xiàn)者，只能是施密特。據(jù)說，桑德奇對此感到郁悶，他本人后來不再搞類星體，并且離開了帕洛瑪山天文臺(tái)的主管單位——加州理工學(xué)院天文系。他甚至公開宣布，拒絕再使用5米望遠(yuǎn)鏡。
為什么同樣是有著豐富觀測經(jīng)驗(yàn)的桑德奇和哈扎德不進(jìn)一步追問他們發(fā)現(xiàn)的新天體究竟是什么呢？原因是舊有的概念束縛了他們的思想。在當(dāng)時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了天空中有一些強(qiáng)射電源，如天鵝座A和仙后座A。所有這些強(qiáng)射電源在天空中都有一定的大小，而且是處在銀河系之內(nèi)，因此把它們都稱為“源”而不是“星”。另一個(gè)原因是紅移大小的禁錮。3C－48和3C－273的光譜線都很簡單，只是譜線的位置發(fā)生了紅移。紅移的概念在當(dāng)時(shí)早已清清楚楚。但是，所有測出的河外星系的紅移值都遠(yuǎn)小于0.1。人們想不到，還有紅移大于0.1的河外天體。施密特的功勞恰恰是捅破了這層窗戶紙。
幸運(yùn)之神有時(shí)也會(huì)開一個(gè)玩笑。1980年代初作者訪問加州理工學(xué)院天文系時(shí)，曾遇到天文學(xué)家格林斯坦（J. L. Greenstein），他是研究恒星大氣的權(quán)威之一。一次，他對筆者說“你知道類星體是誰最早發(fā)現(xiàn)的嗎？”聽他的話有些來頭，筆者只好含糊其詞地說：“不是施密特嗎？”他很爽快地說“不，是我。我在研究白矮星時(shí)就發(fā)現(xiàn)了這種天體，認(rèn)為是特殊的白矮星，等人家公布了才知道原來是類星體?！?/p>
的確，在類星體正式發(fā)現(xiàn)之前三年，1960年格林斯坦和加州理工學(xué)院的另一位著名實(shí)測天體物理學(xué)家奧克（J.B.Oke）教授就發(fā)現(xiàn)了QSO Ton202。他們手頭的觀測資料太多了，根本沒把這顆星當(dāng)回事，更沒有發(fā)表。直到1970年，他們才將自己的“過期發(fā)現(xiàn)”公布于眾（Greenstein J L，Oke J B. Pub Astro Soc Pac,1970, 82:898）。
類星體的命名還有一段有趣的過程。類星體發(fā)現(xiàn)之后，人們都從射電源上去尋找。這些射電源的對應(yīng)體看上去和普通恒星一樣，所以，起名為類星射電源。類星射電源有一個(gè)共同特點(diǎn)，它們紫外輻射很強(qiáng)，顏色看上去很藍(lán)。根據(jù)這一特點(diǎn)，天文學(xué)家開展了用光學(xué)方法去尋找這類天體。不久發(fā)現(xiàn)，用光學(xué)方法找到的這類特殊天體，很大一部分沒有射電輻射，或者射電輻射強(qiáng)度很弱。于是，人們把這類天體稱作藍(lán)星體。事實(shí)上，很多恒星的顏色也很藍(lán)，例如白矮星，它們的光譜能量分布和類星體很相似，這就是為什么格林斯坦在尋找白矮星時(shí)找到了類星體。
很快，天文學(xué)家們就意識(shí)到，類星射電源和藍(lán)星體應(yīng)該屬于一類天體，盡管它們的物理本質(zhì)當(dāng)時(shí)尚不清楚。于是，共同起了一個(gè)概念不明確的名稱——類似恒星的天體，英文是qusi-stellar object。在一次得克薩斯州舉行的相對論天體物理學(xué)討論會(huì)上，記者要報(bào)道這一新的發(fā)現(xiàn)，但認(rèn)為新天體的名稱太繞口了。一位華裔美國天文學(xué)家立即給這種天體起了一個(gè)響亮的英文名字quasar，這個(gè)人便是邱宏義。
邱宏義是近代留美學(xué)者中的一位佼佼者，他在中微子天體物理學(xué)方面建樹頗多，稱得上是開拓者之一。后來，他主編了一本關(guān)于恒星演化的文集，被人批評為錯(cuò)誤百出。邱宏義咽不下這口氣，開始打起了洋官司。從此忙碌于官場，不再寫天文文章。但邱先生多才多藝，不寫天文文章可以寫菜譜，而且還做得一手好菜。筆者的一位合作者，美國塞羅托洛洛天文臺(tái)（Cerro Tololo Observatory）臺(tái)長史密斯（M. Smith）告訴我，他當(dāng)年的婚禮宴會(huì)就是由邱宏義主廚的。
美國的《天體物理學(xué)報(bào)》（Astrophysical Journal）是世界上最權(quán)威的天文學(xué)雜志之一。它當(dāng)年的主編是錢德拉塞卡（S. Chandrasekhar），這位美籍印度天文學(xué)家是1984年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，但思想比較保守。在他任主編期間，一直不允許quasar一詞出現(xiàn)在《天體物理學(xué)報(bào)》上。不過，這個(gè)新詞越來越流行，終于被國際天文界正式采用了。
quasar一詞在日本被翻譯為凖星。在臺(tái)灣被翻譯為魁煞星，是由原臺(tái)灣清華大學(xué)校長、號(hào)稱臺(tái)灣四大公子之一的沈君山定名的。筆者認(rèn)為這個(gè)音譯名頗為精彩，全世界的天文學(xué)家們努力了將近半個(gè)世紀(jì)，至今仍然降服不了這個(gè)魁煞惡神。
未完待續(xù)......
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