誰“發現”了類星體

圖為因確認類星體距離而登上1966年3月11日《時代》周刊封面的斯密特
2008年,美國加州理工學院的天文學家斯密特與英國劍橋大學的林登-貝爾獲得了首屆科維里天體物理學獎,獎金100萬美元。他們獲獎的原因是“極大地提升了人們對類星體特性的理解”。
類星體是上世紀60年代“四大發現”之一。四大發現中,微波背景輻射與脈沖星在上世紀70年代獲得了諾貝爾獎??蔀槭裁磁c類星體有關的科學家沒有獲得諾貝爾獎,卻只在2008年才獲得了遠沒有那么著名的科維里獎呢?這是因為,沒有人能說得清到底是誰“發現”了類星體。這是一個復雜而又交織著愛恨悲歡的故事。
20世紀50年代,射電天文學蓬勃發展。所謂的射電,就是無線電。射電天文學家發現了天空中很多發出射電輻射的天體。劍橋小組的天文學家將一部分特殊的射電源編入一個表格,并不斷更新,最著名的是“劍橋射電源第三星表”,英文縮寫為“3C”。
1960年春,閔可夫斯基確定3C表中的3C295是一個距離達到50億光年的射電星系。同年夏天,馬修斯帶著3C表找到桑德奇,他確定了這些射電源的精確位置,希望桑德奇能夠觀測自己圈出的射電源,驗證它們是不是星系。桑德奇于同年秋天使用5米口徑的光學望遠鏡觀測了表中的第48號射電源——3C48,探測到明亮的可見光輻射,并獲得了它的光譜。
但是,桑德奇發現它是一個點狀光源,明顯小于星系;此外,它的亮度就會變化。因此,桑德奇認為這不是星系,而是一顆類似恒星的天體。桑德奇還發現,這顆“星”的光譜中的一些發射線與普通的恒星不同,無法判斷出這些線對應何種化學元素。他繼續研究,卻無法前進了。
1962年12月底。斯密特得到了3C表中的另一個天體3C273的光譜,發現它的光譜也非常奇怪。就在他打算放棄時,他發現這顆星的光譜與常見的氫的光譜很像,只是位置不對,如果假設這條光譜向紅色一端移動(紅移),并將其往回移,那就可以與氫的光譜完全符合。換句話說,這條線可能是顯著紅移的氫線。斯密特計算出這條線的紅移為0.16,意味著這個光源的速度達到了光速的0.16倍,即48000千米每秒,與地球的距離是15億光年,比銀河系亮得多,這是驚人的結果。這些比星系還亮卻像恒星的天體被稱為“類星體”。
斯密特欣喜若狂。而桑德奇在得知結果之后,懊悔不已。此前他認為3C48是一顆銀河系內恒星,從未考慮過紅移的可能性。此時他只能用這個思路來解釋3C48。然而,格林斯坦的介入,讓他失去了這個機會。
在斯密特解開3C273的謎團時,格林斯坦恰好來到斯密特的辦公室。得知3C273的研究進展后,格林斯坦立即意識到3C48的奇怪光譜也可以用光譜的紅移來解釋,他計算出3C48的紅移為0.37。在《自然》雜志的同一期,斯密特發表了研究3C273的論文,斯密特與馬修斯發表了研究3C48的論文。唯有桑德奇悲涼地發現自己一無所獲。
格林斯坦的行為讓桑德奇陷入痛苦。桑德奇發現了3C48的可見光對應物,但格林斯坦卻將他未完成的工作搶先完成了。格林斯坦曾經是桑德奇的老師,桑德奇一直非常愛戴他,在自己辦公室的門上貼著格林斯坦的照片。很快,格林斯坦發現那張照片被撕成一條條了:他傷害了曾經的學生。斯密特、格林斯坦和馬修斯在此后幾年內又發表了一些論文,后來,格林斯坦和馬修斯不再研究類星體。格林斯坦痛心地說,類星體傷害了太多人。
1964年,薩爾彼得與澤爾多維奇分別提出,星系中的一些物質落入中心的超大質量黑洞,將一部分能量轉化為輻射,發出強光,可以解釋類星體的亮度。1969年,林登-貝爾進一步發展了這個理論,并提出:大多數星系中心有處于休眠狀態的超大質量黑洞?,F在,這些理論都已經被觀測證實。
桑德奇首次發現伴隨射電輻射的類星體,并在1965年首次發現不發出射電輻射的類星體,卻沒有首先確定出類星體的距離;斯密特首次確定了類星體的距離,卻沒有首先發現類星體。因此,沒有人算得上是類星體的真正“發現”者。此外,類星體的理論解釋也涉及多人。也許這就是這些先驅都無法獲得諾貝爾獎的原因之一。所以,科維里獎的授獎詞中說斯密特和林登-貝爾“極大地提升了人們對類星體特性的理解”,而不說他們分別是發現者和理論解釋者。但是,沒有讓桑德奇分享這個獎,卻不公平。2010年,桑德奇去世了。
關鍵詞: 類星體
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