【汇旺担保】射电星系

[拼音]:shedian xingxi

[外文]:radio galaxy

广义地说,有明显的射电辐射的星系,都可以叫作射电星系。在107~1010赫范围内射电功率为1037~1041尔格/秒的星系,称为正常射电星系;射电功率比正常射电星系强102~106倍的星系,称为特殊射电星系(见河外射电)。历史上曾把射电星系当作某种光学特征异常的“活动”星系。现在看来大多数射电星系的光学特征并不特殊。射电星系大多是椭圆星系 (E)、巨型椭圆星系(D)、介于二者之间的ED星系和超巨型椭圆星系(cD),不规则星系很少。它们往往是星系团中最亮的成员星系,质量也大。有的射电星系是N型特殊星系和塞佛特星系。

形态结构

(1)致密型约 15%的河外射电源有约0.001或更小的精细结构,与光学体位置相重合。用甚长基线干涉仪观测,发现它们通常由若干组源组成,例如3C84(NGC1275)。

(2)核晕结构主体为恒星状源,外围有晕,并向两个相反方向延伸。中心可能有几个致密子源组成的复合结构。例如室女座A,中心有与光学源(M87)对应的双致密子源,外面由分布很广的射电发射区包围著。它最突出的光学特征是以每秒几万公里的高速从核抛射出亮的蓝色喷射物,长达1.5千秒差距。这些喷射物又是强的紫外线和X射线源,由几个高偏振的凝聚块组成。光学晕为30千秒差距,射电晕还要大。

(3)延展的双瓣结构延展源射电星系中约有一半大致具有这种结构,即外面是两个分立的射电子源(外延展瓣),中心为光学天体。例如,天鹅座 A射电星系两个外瓣相距186千秒差距,每个瓣约17千秒差距,外面较亮,形成热斑,与中心天体基本上在一条直线上。甚长基线干涉仪发现还有一个更弱的致密核,恰好位于中心的两个光学源之间。在米波段,两个外瓣之间有辐射桥。

(4)复杂源由多个子源组成的狭长辐射带,一般在光学体的两边以两个较强的子源为主体,靠里面又有一个至多个组源以及低亮度区域,形态较为复杂,直线分布也不很规则,例如3C288等。

(5)头尾结构前面是一个有光学星系对应的致密源,随后有几对逐渐增大的双射电子源,并拖著范围逐渐增宽、频谱指数逐渐变陡、强度逐渐减弱的射电尾巴。尾巴长达数十至数百千秒差距。它们都是星系团的成员。

射电谱和偏振

射电星系的射电连续谱一般写成幂律谱,即Fv∝v-α,其中Fv为单色辐射流量密度,v为频率,α为频谱指数。射电星系大多具有直线谱,平均α值为0.75,辐射流量一般不变。其致密结构有平坦谱(α约为0~0.25)或者复杂谱,即有一个或多个极大值或极小值,而且辐射流量大多是变化的。近年来的厘米波段偏振测量表明,几乎所有射电星系都有线偏振,由百分之零点几到百分之几。从一个源来看,一般在较致密区域,线偏振较低,只有百分之几;而在延展的低亮度区域,却可高达60%。由观测大多数射电星系的频谱和偏振推断,射电辐射机制属于相对论性电子在磁场中运动产生的同步加速辐射。在延展区域,因较透明而得到直线谱;而在致密区域,因不全透明,自吸收可产生平坦谱以及各组源谱迭加而形成的复杂谱。

光谱和能量

射电星系的光谱特征很象塞佛特星系,也可以分为两大类。大多数射电星系的中心光学源的光谱具有窄的轮廓,如Ⅱ型塞佛特星系。少数为宽线轮廓,如Ⅰ型塞佛特星系。从同步辐射磁能与电子能量均分出发,可以得到高达1060尔格的射电星系总内能。射电星系的寿命约107~ 9年。

射电星系对于中心光学体有著明显的对称双型结构,外子源与光学体之间有许多相关特性。近年高分辨射电干涉仪发现外延展子源中也有较为致密的结构,即存在热斑。某些中心天体也有双源(或多源)射电结构,并与外面延展子源的结构相似,基本上分布在同一条直线上,仅仅尺度相差10-4~105倍而已。这种延展的射电子源和中心致密结构的相似性,暗示著很多射电星系可能不只经历过一次爆发,而是经历过多次爆发。

近年来,还发现很多射电星系也是强的X射线源和红外源。单纯从射电特征来看,是不容易认识天体本质的。例如只凭射电资料,就无法区别射电星系和类星射电源,也无法确切肯定对应哪种型别的光学体。反之,从光谱分析,可以分出宽窄两类,分别同类星体和Ⅰ型、Ⅱ型塞佛特星系相似。但射电星系大多数是星系团中的椭圆星系,而塞佛特星系则是场星系。从射电星系与其他活动星系核既相似又有区别来看,有人认为射电辐射只是某些型别天体在某个演化阶段上的表现。射电星系可能是类星体的一种演化结果,是“死亡”了的类星体。总之,射电星系与光学体之间的关系还有待进一步研究。至于中心天体如何产生巨大的能量,这是研究各种活动星系(见激扰星系)的重要问题。不久前对 M87进行观测,结果发现在它的核心确实存在一个超大质量的天体,相当于9×109个太阳质量,很可能是一个黑洞。因为射电星系比类星体距离我们近,如果它们有某种共同“活动”机制的话,那么仔细研究射电星系,对于解决类星体的能源问题是大有帮助的。

参考书目

J.S.Hey,TheRadio Universe,2nd ed.,Pergamon Press, Oxford,1975.

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