3c273類星體）
·描述：首個被識彆的類星體
·身份：室女座的一個類星體，距離地球約24億光年
·關鍵事實：儘管距離遙遠，仍是夜空中最亮的類星體，其發現揭示了活動星係核的存在，核心是一個吞噬物質的超大質量黑洞。
第一篇：24億光年的“宇宙燈塔”——3c273的發現與黑洞初現
1963年秋夜，美國加州帕洛瑪山天文台的穹頂像隻巨大的銀碗，倒扣在海拔1700米的山頂。38歲的荷蘭裔天文學家馬丁·施密特裹著厚呢子大衣，盯著控製室裡閃爍的示波器，指尖在記錄紙上劃出歪歪扭扭的曲線。山風穿過鬆林，吹得觀測日誌嘩啦作響，遠處洛杉磯的燈火在地平線上暈成一片模糊的光斑，而他的目光，卻死死鎖在室女座方向那團微弱的光斑上——3c273。
“這光譜不對勁……”施密特喃喃自語，眼鏡片上反射著示波器的綠光。作為“劍橋第三射電源表”3c星表）的追蹤者，他負責確認表中射電源對應的光學天體。3c273是表中第273個源，此前觀測顯示它像個暗弱的恒星，但今晚用帕洛瑪山的5米海爾望遠鏡拍下的光譜，卻讓他如墜冰窟：那些本應屬於恒星的吸收線，竟集體“跑”到了紅色一端，像一群被驚擾的蜜蜂，亂哄哄地擠在光譜圖的右側。
一、“幽靈光譜”的困惑：當恒星“跑”到了宇宙邊緣
施密特遇到的麻煩，要從1950年代的“射電源之謎”說起。當時天文學家發現天空中有許多神秘的無線電波源，卻找不到對應的光學天體，像宇宙裡藏著無數“幽靈”。3c星表的編纂者們用射電望遠鏡定位了這些源，3c273便是其中之一——它像個調皮的孩子，射電望遠鏡能“聽見”它的呼喚，光學望遠鏡卻隻能看到一個模糊的光點。
“會不會是儀器誤差？”施密特的同事傑西·格林斯坦拍了拍他的肩膀。這位美國天文學家比他年長十歲，花白的頭發總是梳得一絲不苟。兩人相識於戰後歐洲的天文學界，此刻正擠在狹小的控製室裡，對著光譜圖爭論。
施密特調出三天前的觀測數據：同樣的紅移現象，同樣的“混亂線條”。“你看這條氫線，”他用鉛筆尖指著光譜圖，“正常恒星的氫線應該在656納米，這裡卻移到了729納米——足足紅移了11！”紅移是宇宙學的“裡程表”，光源遠離時，光譜線會向紅端移動，移動量與距離成正比。11的紅移意味著什麼？按哈勃定律，這個天體距離地球至少20億光年——比當時已知最遠的星係還遠10倍！
“但一個20億光年外的天體，亮度怎麼會和恒星差不多？”格林斯坦皺起眉頭，“如果它真是恒星，光度得是太陽的萬億倍，這不可能……”
爭論持續到淩晨三點。施密特泡了杯速溶咖啡，苦澀的液體灼燒著喉嚨。他想起導師奧爾特的話：“天文學的進步，往往始於‘不合理’的觀測。”3c273的光譜像道數學題，已知條件紅移、亮度）與常識恒星光度）矛盾，唯一的可能是——他們誤解了“恒星”的身份。
二、“類星體”的命名：宇宙中最亮的“燈塔”
轉折點出現在兩周後。施密特在整理舊文獻時，偶然翻到英國天文學家西裡爾·哈澤德1962年的論文。哈澤德用月掩星法月球遮擋射電源）精確定位了3c273，發現它並非單點光源，而是由兩部分組成：一個暗弱的“主星”和一個更亮的“噴流”，像宇宙裡的“啞鈴”。
“噴流！”施密特突然拍案而起。他衝向望遠鏡，申請緊急觀測時間。當夜，海爾望遠鏡對準3c273的噴流，拍下的光譜讓他倒吸一口涼氣：噴流部分的紅移與主星完全一致——729納米的氫線，同樣的11偏移。“它們是同一個天體！”施密特在觀測日誌上狂草，“距離24億光年，光度是銀河係所有恒星總和的100倍！”
這個發現像顆炸彈，在帕洛瑪山天文台炸開了鍋。24億光年外的天體，亮度竟能媲美恒星，這意味著它的能量輸出是“變態級”的。格林斯坦盯著數據喃喃：“如果它是一顆恒星，相當於把整個太陽壓縮成黃豆，每秒釋放的能量卻比太陽多萬億倍——這根本不是恒星，是宇宙裡的‘超級引擎’！”
1963年12月，《自然》雜誌刊登了施密特的論文《3c273：一個具有大紅移的類星體》。文中，他創造了“類星體”asar）一詞——全稱“類恒星射電源”asistearradiosource），形容它像恒星又不是恒星的矛盾身份。從此，3c273有了官方名字：室女座類星體273，人類發現的第一顆類星體。
三、“黑洞引擎”的猜想：宇宙中最貪婪的“吃貨”
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3c273的能量從何而來？這個問題困擾了天文學家整整一年。按傳統理論，恒星的能量來自核聚變，但3c273的光度是核聚變的千萬倍，顯然另有源頭。
1964年夏，蘇聯物理學家雅可夫·澤爾多維奇在一次國際會議上拋出大膽假說：“類星體的能量，來自星係中心的超大質量黑洞！”
這個想法在當時堪稱瘋狂。黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言的“時空陷阱”，連光都無法逃脫，誰也沒見過。澤爾多維奇解釋：黑洞像宇宙裡最貪婪的“吃貨”，當周圍氣體、塵埃被它的引力捕獲，會形成旋轉的“吸積盤”。物質在落入黑洞前，因摩擦加熱到數百萬度，釋放出比核聚變強百倍的能量——這正是3c273的“超級引擎”。87星係噴流，當時以為是恒星爆炸，現在看來，那或許是黑洞吸積物質的“尾氣”。“如果3c273的核心是黑洞，”他在筆記本上畫了個漩渦，“24億光年外的我們，看到的其實是它‘吃飯’時濺出的光——就像遠遠看見篝火，就知道有人在烤麵包。”
為驗證假說，團隊申請了全球望遠鏡的觀測時間。1965年，用射電望遠鏡觀測3c273的噴流，發現它由高速電子流組成，速度接近光速；用x射線望遠鏡捕捉到它的高能輻射，符合吸積盤的理論預測。“黑洞引擎”假說逐漸站穩腳跟，3c273也從“神秘射電源”變成了“活動星係核”的標杆——星係中心異常活躍的區域，核心是吞噬物質的超大質量黑洞。
四、“宇宙燈塔”的啟示：改寫人類對宇宙的認知
3c273的發現，像一把鑰匙，打開了宇宙的新大門。在此之前，人類以為星係中心不過是恒星密集的區域，3c273卻證明：那裡可能藏著統治星係命運的“黑洞暴君”。
施密特常對學生說：“3c273教會我們‘謙卑’。”這顆24億光年外的類星體，用它的亮度告訴人類：宇宙中存在遠超想象的“能量怪物”，而人類望遠鏡能捕捉到的，不過是它萬億分之一的光芒。
更深遠的影響在於“宇宙燈塔”效應。類星體的亮度極高，即使距離遙遠也能被觀測到，成了測量宇宙膨脹的“標準燭光”。1970年代，天文學家通過觀測數千顆類星體的紅移，發現宇宙膨脹在加速——暗能量的存在由此初現端倪。
“我們看到的3c273，是它24億年前的模樣，”施密特在1975年的回憶錄中寫道，“那時地球剛出現第一批多細胞生物，恐龍還未稱霸，而它已在室女座的中心，用黑洞的‘巨口’吞噬了無數星辰。宇宙的時間尺度，比任何人想象的都更漫長。”
公眾對3c273的熱情也超出預期。1964年，《時代》周刊用它的照片做封麵，標題是《宇宙中最亮的燈塔》；科幻作家阿瑟·克拉克在小說《2001太空漫遊》中，將類星體設定為外星文明的信標；甚至有搖滾樂隊以“3c273”為名，專輯封麵畫著黑洞吞噬恒星的畫麵。
對施密特而言，3c273不僅是科學發現，更是一場“宇宙對話”。他晚年常去帕洛瑪山，望著室女座的方向發呆：“每次看到它，我都想起1963年的那個秋夜——我們以為自己在研究一個天體，實則是在窺探宇宙最深的秘密：黑洞如何統治星係，能量如何在時空中流轉，以及人類在浩瀚中的位置。”
五、“守燈人”的日常：與24億光年的“巨獸”相伴
研究3c273的二十年裡，施密特成了它的“專職守燈人”。他的辦公室牆上掛著兩張照片：左邊是1963年海爾望遠鏡拍下的模糊光譜，右邊是1990年哈勃望遠鏡拍攝的3c273核心——一個明亮的光斑，周圍環繞著旋轉的吸積盤，像宇宙裡的“惡魔之眼”。
“它變亮了，”1993年，施密特盯著哈勃的新數據說。觀測顯示，3c273的亮度比1963年增加了30，噴流長度延伸了10萬光年。“黑洞在‘暴飲暴食’，”他解釋，“最近吸積了大量氣體，吃得越多，噴流越壯觀。”
公眾對“黑洞吃貨”的興趣從未消退。施密特開了科普講座，用“宇宙吸塵器”比喻黑洞：“它把周圍的星星、氣體像灰塵一樣吸進去，偶爾‘打嗝’噴出高速粒子流——3c273的噴流就是它的‘嗝’。”有小學生問：“黑洞會不會把地球吃掉？”他笑著回答：“放心，它離我們24億光年，比月球到地球遠10萬億倍，連我們的‘孫子的孫子’都看不到它靠近。”
2001年，施密特退休時，團隊用新落成的凱克望遠鏡給3c273拍了張“證件照”：核心黑洞的質量被精確測算為9億倍太陽質量，吸積盤溫度高達1萬億度，噴流速度達光速的99。“它像個永不停歇的發動機，”他在退休演講中說，“從宇宙誕生至今，一直在‘吃飯’‘發光’‘噴流’，而我們，有幸成為它的第一批觀眾。”
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如今，施密特已年過八旬，住在加州的海邊小鎮。每個晴朗的夜晚，他都會搬把椅子坐在院子裡，用雙筒望遠鏡遙望室女座。他知道，24億光年外的3c273仍在旋轉、吞噬、發光，它的光穿越了24億年的星際塵埃，隻為在人類眼中投下一抹亮色。這顆“宇宙燈塔”用它的存在告訴人類：宇宙從不缺少奇跡，缺的隻是發現奇跡的眼睛——而他和所有天文學家的使命，就是做那雙眼睛，在黑暗中點亮一盞又一盞“燈”，直到時間的儘頭。
山風掠過鬆林，吹動著桌上的觀測日誌。最新一頁寫著：“3c273，室女座的‘宇宙燈塔’，24億光年的‘黑洞引擎’。它教會我們：宇宙最亮的光，往往來自最深的黑暗；最偉大的發現，始於對‘不合理’的堅持。”
第二篇：24億光年的“黑洞心跳”——3c273的新世代解碼與宇宙回響
2023年夏夜，夏威夷莫納克亞山天文台的紅外觀測室內，42歲的交叉學科天文學家林薇盯著屏幕上跳動的曲線，指尖無意識摩挲著桌上的老照片——那是2001年施密特退休時送她的，照片裡白發蒼蒼的老人站在帕洛瑪山望遠鏡旁，背後是室女座方向的星空。“老師，您看，”她對著照片輕聲說，“3c273又有新動靜了。”
屏幕上是事件視界望遠鏡eht）剛傳回的3c273核心圖像：一個模糊的暗影被明亮的光環環繞，像宇宙裡的“黑眼豆豆”。這是人類首次直接“看到”類星體核心黑洞的陰影，而24億光年外的3c273，正用它“黑洞心跳”般的輻射，向新一代天文學家拋出更深的謎題。
一、eht的“宇宙顯微鏡”：看清黑洞的“瞳孔”
林薇與3c273的緣分，始於2010年施密特的講座。那時她還是研究生，坐在台下聽老師講1963年那個秋夜：“我們用5米望遠鏡看到了它的光譜，卻像透過毛玻璃看太陽——知道它亮，卻看不清輪廓。”如今，她帶著eht的“宇宙顯微鏡”，終於看清了那層“毛玻璃”後的真相。
eht的觀測原理像“宇宙版ct掃描”：全球8台射電望遠鏡聯網，相當於在地球直徑上架起一麵巨鏡，分辨率足以看清月球上的一個橙子。2022年，團隊用eht對準3c273，拍下了人類首張類星體黑洞陰影照片——暗影直徑約380億公裡相當於冥王星軌道直徑的5倍），周圍光環是吸積盤的高溫輻射，最亮處溫度達1.2萬億c。“這溫度能把鐵原子核直接‘汽化’，”林薇指著光環的亮度分布，“物質在吸積盤裡‘擠’得太緊，摩擦出的能量比核聚變強百萬倍。”
更驚人的發現藏在暗影邊緣。光譜分析顯示，吸積盤並非均勻旋轉：內層物質以接近光速旋轉0.7倍光速），外層僅0.3倍光速，像被“攪動”的漩渦。“黑洞的引力在‘拽’內層物質轉得更快，”林薇用攪拌咖啡比喻，“這種‘差速旋轉’會產生磁場，把部分能量‘擰’成噴流——就像用手擰濕毛巾，水會噴出來。”