[科普中國]-賽弗特星系

歷史發(fā)現(xiàn)

美國天文學(xué)家賽弗特(Carl Seyfert)于1943年在威爾孫天文臺從事星系的紅外研究。他發(fā)現(xiàn)一些星系具有反常的發(fā)射線和明顯的星系核，且星系核有劇烈活動現(xiàn)象，這種類型的星系后來被命名為賽弗特星系。蘇聯(lián)天文學(xué)家馬卡良從事了大量的星系巡天觀測，他發(fā)表的“馬卡良天體星表”中有10%的天體是賽弗特星系。截止到2000年，天文學(xué)家已發(fā)現(xiàn)了1 711個賽弗特活動星系。這類星系離我們比較遙遠(yuǎn)，大多有幾百兆秒差距，少數(shù)距離我們20～30 Mpc。1

觀測特征賽弗特活動星系的明顯觀測特征是中心有明亮的恒星狀活動星系核，其大小僅約1 pc，星系核的亮度比我們銀河系亮1萬倍。星系核的周圍有暗弱的旋渦結(jié)構(gòu)，星系一般是Sa型或Sb型的旋渦星系。此外，星系核有很強(qiáng)的紫外、紅外及射電輻射，有人推測賽弗特星系中心是個具有強(qiáng)磁場的高速旋轉(zhuǎn)的大質(zhì)量星體或者黑洞。例如距離我們大約40 Mpc遠(yuǎn)的賽弗特星系NGC5728的圖像顯示出星系的核心有噴流，這很可能就是黑洞。

在這類星系核的光譜中有明顯的寬發(fā)射線，包括原子光譜的允許線、半禁戒線和禁線。允許線的寬度一般都比較寬，如巴耳末線的多普勒寬度可達(dá)到500~ km/s，甚至有高次電離譜線如有13次電離的鐵線；譜線紅移比較大，說明核內(nèi)的物質(zhì)以很高的速度脫離星系核。光譜中除了強(qiáng)發(fā)射線外，也有相對弱的吸收線。連續(xù)譜呈藍(lán)色或紫外超，為非熱譜或不完全是非熱譜，由此可以推測這類星系的溫度很高。而且，這類星系的連續(xù)譜在幾天到一年內(nèi)常發(fā)生強(qiáng)度方面的變化。

賽弗特星系是低光度活動星系核。這類星系的絕對星等約 ～ 。1

賽弗特星系的分類賽弗特I型和賽弗特Ⅱ型20世紀(jì)70年代初，這類星系被分成兩個次型：賽弗特I型和賽弗特Ⅱ型。兩者的劃分主要是根據(jù)譜線寬度，確切地說，是譜線極大值一半所對應(yīng)的譜線全寬度(FWHM)。其中譜線寬度的單位是nm，可通過公式(/)c=v，換算成km/s的單位。觀測表明，賽弗特Ⅰ型星系的允許線寬度非常寬氫的線的譜線寬度大于3 000 km/s；而賽弗特Ⅱ型星系的允許線寬度和禁線寬度差不多，一般在500～1 000 km/s。

現(xiàn)代典型的判斷方法是用比較譜線(=486．3 nm)和氧的禁線[OⅢ](=500．7 nm)譜線的FWHM(譜線強(qiáng)度極大值的一半所對應(yīng)的全寬)的比值來劃分賽弗特星系。

對于賽弗特Ⅰ型，F(xiàn)WHM( )/FWHM[OⅢ]≈1。

對于賽弗特Ⅱ型，F(xiàn)WHM( /FWHM[OⅢ]≈o．1。

此外，單獨(dú)根據(jù)[OⅢ]( =500．7 nm)譜線的FWHM也可以區(qū)分兩個次型的賽弗特星系，即

對于賽弗特Ⅰ型，F(xiàn)WHM（ =500．7 nm)≈370 km/s。

對于賽弗特Ⅱ型，F(xiàn)WHM（ =500．7nm)≈500km/s。

在光變方面賽弗特Ⅰ型一般都有光變，光變的時標(biāo)從幾周到幾個月；而賽弗特Ⅱ型一般沒有光變。

在偏振度方面，賽弗特Ⅰ型的偏振度要高，達(dá)到1%～8%；而賽弗特Ⅱ型的偏振度只有1%～4%。1

更多20世紀(jì)80年代，有的天文學(xué)家在仔細(xì)研究賽弗特星系時把它分成更多的次型。例如根據(jù)譜線的相對強(qiáng)度，若所有的譜線輪廓都清楚的是賽弗特1．5型；若HI的發(fā)射線中 相對弱但出現(xiàn) 的是賽弗特1．8型；而 幾乎看不出的是賽弗特1．9型等。1

賽弗特星系的電磁譜組成賽弗特星系的光譜是由連續(xù)譜疊加發(fā)射線組成。發(fā)射線的組成與類星體非常相似，有許多高激發(fā)態(tài)的禁線，例如[FeX]( 637．4 nm)，激發(fā)電勢為234 eV；[FeⅪ]( 789．2 nm)，激發(fā)電勢為262 eV；[FeXⅣ]( 530．3 nm)，激發(fā)電勢為361 eV。

賽弗特星系光譜中的巴耳末線 、 、 之間的強(qiáng)度比有反常的陡降，紅端的 比預(yù)計的強(qiáng)度要強(qiáng)。造成這種現(xiàn)象的原因可能有二：第一，由于碰撞激發(fā)或輻射激發(fā)，或者巴耳末線的自吸收，使得氫原子的能態(tài)分布出現(xiàn)反常。第二，光譜整個被紅化，這意味著能量被塵埃大量吸收，然后在偏紅波段再輻射。目前觀測已證明，賽弗特星系大多都是很強(qiáng)的紅外源。這說明賽弗特星系核的附近有大量的塵埃使核的亮度減弱。

賽弗特星系的連續(xù)譜明顯地偏離通常由恒星組成的星系核光譜，呈現(xiàn)為熱譜和非熱譜的混合譜。賽佛特I星系的連續(xù)譜大都是冪律譜，而賽弗特Ⅱ星系的連續(xù)譜?；煊泻阈堑墓庾V以及由塵埃造成的紅化。一般認(rèn)為熱輻射和非熱輻射結(jié)合的輻射機(jī)制有三種情況：(1)相對論性電子的同步輻射；(2)恒星的光球輻射；(3)塵埃的紅外輻射。1

突出特征賽弗特星系連續(xù)譜的突出特征是具有很強(qiáng)的紅外輻射(從近紅外到大于100 的遠(yuǎn)紅外)，在紅外波段的輻射還表現(xiàn)出光變現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象。IRAS衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的大部分紅外源被驗證是新的賽弗特星系。

賽弗特星系連續(xù)譜的紫外波段呈現(xiàn)為非熱譜，只是譜指數(shù)小些。這類星系的X射線輻射普遍很強(qiáng)，同強(qiáng)紅外輻射一樣，這也是這類星系的一個重要物理特征。賽弗特星系的X射線光度為～erg/s。此外，X射線輻射具有光變特征，光變時標(biāo)從幾分鐘到數(shù)十天，光變幅度可以成倍地變化。許多賽弗特星系的X射線譜(包括軟X射線)可以用單一的譜指數(shù)去擬合。X射線的輻射與其他波段的輻射存在著相關(guān)性，特別是光學(xué)波段和紅外輻射有明顯的相關(guān)性。有的科學(xué)家分析出X射線與、[OⅢ](500．7 nm)甚至與21 cm射電譜線之間也存在著聯(lián)系。1