類星體是20世紀60年代天文學“四大發現”之一。在這之前，天文學家一直在觀察夜空中的一些亮點。它們看起來就像一個光點，就像一顆星星，但很多特徵又不像是星星，所以它們一開始非常神秘。
在室女座星系團中，就隱藏着這樣的一個奇怪的物體。從地球上看，3c 273 物體看起來就像附近的一顆恆星。
但科學家在研究它的光線時，有了一個驚人的發現：它非常遙遠，它不僅不在我們的星系中，甚至不在科學家們所能看到的任何星系中。它在十億光年之外！
如果它離我們那麼遠，卻是那麼亮，那麼它一定是宇宙中最亮的物體了。
這就是為什麼這些東西在這麼長時間裡，一直保持神秘。這些天體非常明亮，儘管距離遙遠，但對我們來說，它們看起來就像附近的恆星。
於是它們被稱為類似恆星的物體，簡稱“類星體”。
但它們是什麼呢？通過對類星體更詳細的觀察，科學家們發現它們並非來自任何隨機的地方，它們總是來自星系的核心。
類星體是一個來自非常遙遠星系的超亮核心。我們之所以能看到它們，是因為它們的不可思議的力量。
一顆類星體比整個星系更耀眼，產生的能量相當於把數千億顆恆星的所有這些能量都集中在一個源上。
人類在地球上所見過的最大能量的事件之一就是有史以來爆炸力最大的原子彈。
據科學家們測算，類星體每秒釋放的能量要比那個超過1萬億倍。
它只是將巨大的能量聚集在一個非常非常小的體積里。
但能夠產生這樣明亮，這樣充沛能量，但又不是很大的東西，是什麼呢？
是什麼能夠驅動這樣的東西？
科學家們認為，藏在類星體里的一定是一個非常強大的引擎。宇宙中只有一樣東西，質量足夠大，密度足夠大——黑洞。
這是科學家們所知的宇宙中唯一可以為類星體提供能量的東西。
比太陽大25倍的恆星，當它們與引力的長期戰鬥中敗下來的時候，它們會遭受到災難性的崩潰。所有令人難以置信的質量，都被壓縮成一個點……於是黑洞產生了。
黑洞是獨一無二的，它們的質量和密度都極高，在非常小的空間里塞滿了非常多的質量，以至於它們極大地扭曲了空間，並創造了被稱為事件視界的區域。
這些怪物的邊界，也就是視界，是一個無法返回的點。任何越過那條線的東西都不會再回來，哪怕是光！
所以當光試圖自由地穿越時空時，空間和時間會向後彎曲，這意味着光永遠無法逃脫。
在宇宙中，黑洞的質量從普通的比太陽大三倍的，到超大質量的。而類星體應該就是科學家們在宇宙中看到的最大的黑洞。
這裡所說的超大質量，是比太陽大數十億倍的黑洞。這幾乎就是想象的極限。
黑洞，顧名思義，它是黑的，它怎麼可能明亮呢？而且竟然比整個星系還亮。
的確，黑洞是貪婪的食客，它們將氣體和塵埃拖入黑洞，在黑洞周圍形成物質環。科學家們稱之為吸積盤。可以把它想象成一個巨大的物質漩渦，它們正試圖落入超大質量黑洞。
然而，物質不可能一次性全部落進去，所以在圓盤上會產生很多摩擦，這種摩擦隨着氣體和塵埃運動的加速而增加，這個速度與光速相比，不會小很多。
如果你能夠以接近光速的速度摩擦雙手，那麼你的手會完全蒸發。
所以，吸積盤中的物質可以被加熱到幾百萬度。當物質被加熱時，就會產生輻射，即我們所說的光。
星系的中心在發光，在數十億光年之外都能看到。那裡就是物質密度和溫度上升的地方，即類星體。
因此，雖然黑洞是宇宙中最黑暗的物體，但它們也會為宇宙中最明亮的物體提供能量。
類星體想像圖
幾十年來，類星體一直困擾着天文學家，雖然類星體是宇宙中最明亮的物體，但經常是不可見的。
2015年11月2日，天文學家利用原子大毫米波陣列“阿爾瑪”來觀測宇宙中最亮的星系。
一顆名為 w2246 的類星體發出的光相當於350萬億個太陽的亮度，但對我們的眼睛來說，它是看不見的。
因為紅外線是不可見的，所以那並不是普通的星系而是“熱狗星系”。
“熱狗”意味着模糊的星系被星際塵埃雲所包圍，因此來自這顆類星體的難以置信的光被隱藏在我們的視野之外。
當黑洞周圍的物質太多的時候，類星體被完全被遮蔽起來。類星體的可見光線被厚厚的灰塵雲層吸收。但較低能量的紅外線卻能逃逸出來，在這個波長下，它亮度是非常驚人的。
科學家們發現，宇宙中最亮的類星體有一半是來自“熱狗星系”。
【古老類星體形成之謎】
2017年，智利洛斯坎帕納斯天文台的科學家們，將望遠鏡聚焦於宇宙中最古老的地方。
在那裡，他們發現了一個類星體。這個類星體大約在大爆炸后的6、7億年就形成了。
智利洛斯坎帕納斯天文台
而這個黑洞的質量大約是太陽的8億倍。它是迄今為止發現的最古老的類星體。
對此，科學家們感到非常震驚：這樣的怪物怎麼會在宇宙誕生后這麼快就生成了呢？
那時，宇宙基本上只是氫氣和氦氣的混合物。
我們知道類星體是由超大質量黑洞提供能量的，但在宇宙演化的早期發現這麼大的黑洞，是一個巨大的謎團。
在天文學中，有一個很大未解之謎：這些超大質量黑洞是如何形成的？它們是如何在宇宙早期形成的？
黑洞是貪婪的吞食者，它能吞食一切靠得太近的東西，然後變得越來越大。它們以驚人的速度通過吞噬來成長，它們永遠不會停止飢餓，它們慾壑難填。
然而這個增長速度再快，也是有限的。科學家們認為，在宇宙誕生10億年之後，應該沒有足夠的時間要讓黑洞達到10億太陽的質量。
10億年對於人類來講，太長了，基本上等同於永恆。而對於宇宙來講，10億年才剛剛開始，而對於黑洞來講，時間太短了。
所以超大質量黑洞除了吃東西，肯定還有其他的過程，導致它們的形成。科學家們現在認為，這些龐然大物是由較小的種子黑洞演化而來的。
黑洞通常是由大約25倍太陽質量或更大的恆星爆炸形成的。這只是很小的黑洞，而要產生超大質量的，那麼就需要一顆超大質量的恆星，一顆從早期宇宙的原始氣體中產生的恆星。
這些巨大的星雲主要由氫組成，還有少量的氦，基本上就是這些了。隨着物質冷卻，它們會坍縮成這些巨大的恆星——一個太空中巨大的氫原子球恆星。
這些超級巨星成長得快，死亡得也早。它們死後，就形成了這些種子黑洞。
但這裡有個問題，似乎即使是這些超大質量的恆星也無法產生足夠大的種子黑洞。所以一定有其他方法可以在不到10億年的時間裡，產生一個10億太陽質量的黑洞。否則宇宙如何能從厚厚的氣體雲中，創造出超大質量的黑洞呢？
有一種理論認為超大質量黑洞只有一次大的坍塌事件，科學家們稱之為直接坍縮。
巨大的超高密度的氫氣雲聚集在一起，引力逐漸增加，把更多的氣體拖進來，然後變得越來越密集。
直到氣體在自身重量的作用下崩塌。它沒有形成恆星，而是直接擠壓成超大質量黑洞。
一個星系開始在這個巨大怪物周圍形成，氣體流向中心，溫度越來越高，直到類星體爆炸的產生。
直接坍縮成黑洞想象圖
它們非常明亮，我們今天都能在130億光年遠的地方看到它們。
所有這些現在都只是個想法，還沒有證實，所以還不能稱之為科學理論。
【類星體的超強破壞力】
隨着越來越多、越來越遠的類星體的發現，科家家們對早期宇宙以及其中星系的發現也就越多。看似平靜和平的星系，但仔細觀察后可以發現一些極端暴力和破壞。
巨大的傷疤從它們的中心延伸到數萬光年之外。
是什麼造成了這樣的破壞？
科學家使用多種波長觀察后，發現了“罪魁禍首”。兩個巨大的能量噴流從星系核中的一個類星體的中心噴射出來。它們穿過星系，進入太空，在周圍的氣體中產生空洞。
噴射出的能量非常驚人，所到之處灰飛煙滅。
想像一下，這些類星體噴流中包含了多少能量，有些物質的質量可以是太陽的很多很多倍。然後把它們加速到接近光速的速度，並把它們拋出去，穿越幾十萬光年。
物質粒子經過類星體的核心的增壓、扭曲成密集的能量束並加熱到數萬攝氏度，以每小時數百萬英里的速度移動。
普通的類星體就已經非常強大了，但是有噴射流的類星體，它們的威力就“爆表”了。
將數十億或數萬億顆恆星的能量，集中成狹窄的噴射流，基本上就像死亡射線一樣穿越宇宙。
類星體的噴流
如果你離它太近，並且就在它所經的路線上，那麼你就看不到這篇科普文了。
受影響的不僅僅是星系和周圍的氣體，這些噴流的威力比死星（沒錯，就是電影《星球大戰》中的那個超強武器）還要大。
它們不僅會摧毀經過它們的行星，還會摧毀恆星，甚至整個恆星系。
這就是星系3c 321中發生的事情。
可見光下的星系3c 321
在可見光下，科學家們看到的只是一對星系。但在多種波長中，科學家們看到較大的星系發射出巨大的死亡射線，並穿透了較小的鄰居星系。
多種波長下的星系3c 321
這些噴射物在太空中飛行的距離令人難以置信，已知最大的射流長度約為140萬秒差距。1百萬秒差距大約是3百萬光年，所以，從一端到另一端大約有500萬光年。
噴射物會撞擊星系間的介質，會發出巨大的衝擊波，並形成巨大而蓬鬆的雲。
Pictor A星系就是典型的被類星體摧殘的星系。
Pictor A 星系
看起來像棉簽，有一個狹窄的噴射流，兩端都是又大又腫的東西。
科學家還發現，似乎有噴流的類星體是一種非常罕見的物種。只有10%的類星體有，沒有人真正知道原因。
然而，關於強大的噴射流如何被創造出來的，科學家們還沒有理清這裡發生的天體物理學。目前最好的解釋是，噴流的形成來自於吸積盤。
氣體落入超大質量黑洞，它移動得越來越快，越來越熱。當把氣體加熱到極限溫度時，它就會變成等離子體，充滿了電磁的帶電粒子。
當超大質量黑洞周圍的區域有快速移動的帶電粒子時，就會產生一個強大的磁場。磁場強度逐漸增強，包圍着黑洞。這種強磁場會將自己包裹在黑洞周圍，吸積盤中的任何帶電粒子都會沿着這些磁場的路徑運動。
有磁場的物體，就有磁極，這是物體可以逃逸的地方。物質糾纏在一起，螺旋上升並被推進噴射流中。這個過程中的壓強非常高，這些磁場非常強，它們被旋轉的黑洞緊緊纏繞着，最後得到的是平直的非常強大的噴流。噴射物從黑洞的兩極，以99%的光速噴射出來。
這些類星體就像是巨大的發電機，它們將引力能轉化為磁能，而磁能在噴射流的發射過程中轉化為動能。當它們攜帶着巨大的能量，在穿越宇宙的過程中就能被清晰地探測到。
【快速點燃的類星體】
科學家們認為，類星體的形成需要數百萬年的時間。到目前為止，科學家們已經發現了超過20萬顆類星體。
2016年6月，科學家們又發現了另一個，然而這次的非常不一樣，它在500天內就點燃了……
用宇宙學的術語來說，只是一眨眼的功夫。這太奇怪了。
要知道，類星體是星系尺度上的東西。通常，當我們想到天文學的時候，我們所想到的天文上的時間尺度是很長的，一般我們都無法看到事情的實時發生。
所以當科學家們看到宇宙中這些不可思議的引擎，通過在幾個月或幾年的時間裡啟動並改變它們的本質時，這有點可怕。
是什麼引發了類星體的點燃？
科學家們現在推斷，類星體可能是星系生命的自然組成部分。星系不是固定不變的東西，它們在不斷地變化，進化。
在一年的時間內，一個星系可以從正常狀態變為活躍狀態。
大多數科學家們認為，星系都會經歷一個包括形成類星體的發展階段。類星體是星系成長過程中的一個正常部分。
類星體的行為很像是一個處於叛逆期的青少年，很會發脾氣。這時的它們會閃閃發光，以驚人的速度進食。
那麼是什麼觸動了這個開關呢？是什麼在開啟和關閉類星體？
科學家們認為與氣體進入星系中心有關。當物質進入黑洞時，黑洞就等在那裡，然後它就變亮了。
那麼類星體從哪裡找到足夠的氣體來享用呢？
要開啟類星體，需要一定的條件。首先需要一個超大質量的黑洞，還需要大量的物質傾倒在它上面。
那麼什麼情況下會有大量的物質傾倒在黑洞上面呢？星系碰撞！
星系不是固定在一個地方的，它們在太空中移動，有時，它們會碰撞。
科學家們認為，處於核心的超大質量黑洞會發生碰撞與合併，合併后星系的氣體供應流向新的超大質量黑洞。
當這兩個星系合併時，新的黑洞就有了新的食物，這是一個全新的“餐盤”，一個全新的“自助餐”。
於是，氣體就會螺旋進入，加熱到幾百萬度，星系核會亮起來，類星體就這樣誕生了。
星系合併，似乎提供了類星體形成的最佳條件。
超大質量黑洞的合併
但當天文學家研究這些不尋常的類星體的快速點燃時，他們並沒有發現星系合併的證據。一定是別的什麼東西啟動了它們。
當我們考慮到一個典型類星體的大小尺度時，科學家們認為它必須花費數年才能真正啟動。
那麼，什麼能加快這一進程呢？一種觀點認為，黑洞周圍的氣體圈即吸積盤，內部發生了災難性的事件。
一個活躍的類星體意味着黑洞正在吞噬一些東西，所以當你看到類星體啟動時，你就知道黑洞周圍發生了非常嚴重的問題。
也許吸積盤中的有些東西掉進去了，甚至可能有一顆恆星靠得太近了。吸積盤不僅僅是氣體和塵埃，黑洞會把所有東西都拖進去，無論是恆星還是氣體。
黑洞的巨大引力可以把一顆恆星撕成碎片，並在吸積盤內產生了突然激增的能量。
或者，一顆爆炸的恆星可能是類星體點火的催化劑。因此，有可能是一顆超新星在吸積盤中爆炸，引發了物質的雪崩。
這些物質就能夠突然落入黑洞，在這兩種情況下，一股突然湧入的熱氣會加熱吸積盤，然後啟動了類星體。
一旦被激活，類星體可以閃耀數百萬年，並釋放出能量和毀滅性的噴流。
【我們的銀河系會產生類星體嗎】
所以，要形成類星體，首先需要一個星系，然後在星系中心有一個超大質量黑洞，還需要氣體，即需要掉進黑洞的物質來創造類星體現象。
我們生活在一個星系中——銀河系。它的中心就有一個超大質量黑洞。附近有氣體繞着它運行，聽起來似乎不太好。
我們的未來看來並不光明，如果噴射流穿過銀河系，熱量和宇宙風從核心爆發，就有一個問題——我們會生存下去嗎？
我們習慣地認為我們的星系是和平的，卻不知，我們的星系曾經有着暴力的過去。
最近的發現顯示有兩個巨大的空氣泡，從我們的星系中心散發出來。這些氣泡充滿了高溫的氣體，它們正以每小時200萬英里的速度遠離我們的星系。
這些泡沫很大，它們的規模堪比銀河系本身，有5萬光年長。它們非常巨大，如果你要在天空中繪製它們，它們會從一個地平線延伸到另一個地平線。
正在遠離銀河系的兩個巨大的空氣泡
這些氣泡看起來類似於那些在遙遠的星系團中看到的，比如“海德拉 a”。
隨之而來的大問題：是什麼把氣體放在那裡的？是什麼使這種氣體溫度如此之高？以至於它能噴發到離星系很遠的地方呢？
一種可能性是，這是由銀河系歷史上的一個活躍階段驅動的。
在遙遠的銀河系中心，隱藏在氣體和雲層之下的是一個巨大的一個超大質量黑洞叫做人馬座A星。
現在，它是安靜的。它是死了還是睡著了？
唯一能在銀河繫上下製造出這些巨大物質的是，從銀河系核心流出的巨大噴流。這聽起來是不是很像類星體？
但與海德拉 a不同的是，這些噴出的氣體並非來自數億年前。這些噴流是在過去的600萬年裡爆發的。
我們在宇宙中看到的幾乎所有類星體都在遙遠的地方。這意味着它們都在遙遠的過去。
但這是最近的活動就在600萬年前。這就意味着，我們星系中心的黑洞還在進食。
科學家們一直認為銀河系是靜止的，也就是說不會吃得太多。而現在，發現它竟然還很活躍。所以，科學家們認為一定是什麼東西打破了它的平靜。也許是一群不幸的恆星離得太近了。
不管是什麼方式，這顆沉睡的人馬座A星狼吞虎咽地吃了一頓新的飯，然後爆炸性地醒來了。它的噴流從星系中噴射出去了超過十萬億噸的氣體。
幸運的是，我們星系的超大質量黑洞比典型的類星體要小得多，這只是一次小小的爆發。
但我們沉睡的巨人可能會再次醒來。比以前更大更危險類星體事件，總有一天會有這樣的事發生。
星系碰撞可以觸發類星體，而現在，我們知道有一個星系正朝我們走來，那就是我們星系的鄰居——仙女座星系。
它以每秒70英里的速度向我們移動，大約40億年之後，兩個星系將發生碰撞。
兩個星系都有超大質量黑洞，我們星系超大質量黑洞的質量是太陽的四五百萬倍，而仙女座星系的黑洞要大20倍。
最終，這些黑洞將開始圍繞彼此旋轉，它們註定要合併。新的黑洞將比人馬座a星要大得多。
而這個超巨星將有新的氣體需要消耗，這將是銀河系的一次難以置信的爆炸。甚至可能是銀河系整個生命周期中最大的一次爆炸。
類星體的誕生的爆炸可能比我們之前經歷過的任何爆炸都要大得多。在合併的混亂中，我們的太陽系可能會遷移。
如果太陽系向星系核心移動，向類星體移動，我們不僅能親眼目睹星系的碰撞，還能看到更驚人更可怕的事情，類星體被啟動了。
我們離得越近，場面越壯觀，它看起來就像天空中一個明亮的光源，幾乎就像第二個太陽。伴隨着美麗風景的將是難以置信的熱量。
類星體風，對地球意味着：大氣會被剝離，海洋會沸騰，腳下的石頭會融化。這時的地球上絕對不會有生命。
這顆新點燃的類星體可能能量非常巨大，會從銀河系中心噴發出數萬億噸氣體。
在未來，類星體能夠把所有的正常物質都踢出星系。沒有正常物質，就不再有新的恆星，行星，也不再有人類和文明。
【類星體的另一面】
類星體具有可怕的破壞力，對星系來說似乎是個噩夢。但科學家們現在發現了它們的另一面。
類星體有着巨大的能量，它們釋放出難以想象的能量，可能會在其所在的環境中造成混亂。但這可能對一個健康的星系來說，卻至關重要。它甚至可能為生命創造條件。沒有它們，我們就不會在這裡。
科學家們發現類星體雖然具有破壞性，但很有可能我們周圍的宇宙就是由類星體塑造的。
恆星是星系的本質，但一切都是有節制的。如果恆星太多可能會造成問題。
有很多新恆星形成，是一件好事，但太多就不好了。新恆星誕生時，很多都是又熱又大的藍色恆星，但最終，這些年輕的熱恆星會開始死亡。當它們死亡時，它們會以超新星的形式劇烈爆炸。
會有新的黑洞出現，也會有新噴流，會有震動穿過星系的氣體。所有這些，實際上，會把星系給殺死，
新恆星形成的大爆發，會使星系劇烈而混亂。恆星和行星會被超新星和黑洞的強烈輻射摧毀。
所以，如果不加以控制，星系就會自我耗盡。
但有些星系會有一個宇宙守護者創造了安靜，和平的社區。
當一個星系要形成一堆恆星時，需要冷卻的氣體，氫分子。而類星體絕對不是冷的。一旦星系中心出現了一個類星體，這將影響那些恆星的形成方式。
所以星系中低溫氣體的命運與整個星系中恆星的形成緊密相連。
科學家們認為類星體在它們周圍的環境中沉積了大量的能量，它們可以通過加熱來阻止非常冷的氣體的形成。
類星體將大量的熱量輸送到它們的環境中，一種方法是通過一種叫做類星體風的極端宇宙颶風；另一種明亮的光之風。
超大質量黑洞周圍旋轉的物質盤，為這些光風提供了非常多的能量。這些光風可以推動星系核心的塵埃和氣體並將它們快速地向外推。
這些“風”速度可以非常快。這種“風”可不是我們習以為常的那種風，它實際上是一股高能粒子流。
在某些情況下，這些粒子可以以每小時數億英里的速度運動。星系中形成恆星的冷物質，就會變得炙熱而混亂。
原來這些寧靜的氫分子云會在引力作用下坍塌，而現在卻被一股巨大的類星體風擾亂了一切，使星系的溫度升高很多，最終便星系形成恆星淬火的現象。
所以整個星系的新恆星形成的速率會比我們所預期的更低。在宇宙武器庫中，類星體是一個抑制恆星的武器。
另外，類星體有另一種熱量輸送的模式。當星系的超大質量黑洞噴射類星體風時，噴射物，就像一輛在積雪的街道上鏟雪的卡車，它們會把物質推開。
噴流把氣體推擠到星系的邊緣，並釋放出巨大的能量，它們把氣體吹走，導致的結果就是阻止了恆星的形成過程。
類星體變化無常，噴流的作用比看上去更複雜。在某些情況下，他們甚至可能負責製造恆星，這被稱為噴流觸發的恆星形成。
2017年，天文學家利用“阿爾瑪”在鳳凰星團中心噴流的尾跡中發現了新恆星的形成。
“阿爾瑪”在鳳凰星團中心噴流的尾跡中發現新恆星的形成
噴流驅動恆星形成氣體，那麼它們又是如何導致恆星形成的呢？
科學家們認為，就像掃雪機一樣，把積雪壓緊在一起。有了這些“雪”或冷的分子氣體中就會在星系中誕生恆星。
所以，類星體是個矛盾體，有時會帶來破壞，有時會帶來創造。它們甚至似乎可以給星系帶來平衡。
然而，如果它們持續噴出氣體，就會永久阻止恆星的誕生，然後殺死它們的星系。
幸運的是，它們在造成致命傷害之前就停止了。最終，當星系中心的氣體消耗殆盡時，就像是一個電燈開關一樣，把類星體給關掉了。
類星體的燃料是冷卻的氣體，吹走了它的燃料后，類星體本身就會死亡。氣體雲再次冷卻，恆星開始再次重新形成。
但是冷卻的氣體同樣會流回到超大質量黑洞，於是為類星體的重新點燃提供了新的燃料。
所以黑洞，在很多方面，可以自動關閉。就像你客廳里的恆溫器，如果房間太冷，恆溫器就會啟動，當溫度升高到一定程度時，房間就會變得太熱，然後自動調溫器就會關閉。
當類星體啟動時，恆星就會停止形成，而當類星體關閉時，恆星又會恢復形成。
正因為類星體有調節恆星形成的能力，所以就不會有太多的恆星同時形成。通過調節恆星的形成，類星體控制了星系未來的恆星形成。
所以科學家們以為類星體具有令人難以置信的暴力現象，但實際上，它們比你想象的要微妙和優雅得多。
類星體的活動很可能對星系的發展至關重要。所以從這個意義上說，類星體的活動產生了一個平衡。
類星體是年輕星系的必經之路，從混沌的恆星形成的青少年階段逐漸過渡到成熟、穩定的星系，就像我們的星系一樣。
類星體的存在可能對星系的健康至關重要，但科學家們認為在整個宇宙時間的星系演化中，它們扮演着極其重要的角色。
通過對類星體的研究，可能幫助科學家們理解星系的起源，恆星的起源。類星體有助於創造穩定的星系，而這種穩定的星系可以維持生命。
所以類星體，雖然非常狂暴，但它們是星系的一部分，也是星系進化的一部分。
有時候，為了創造，你必須要先毀滅。類星體塑造了宇宙，沒有它們，我們可能根本就不存在。