类星体是宇宙中最神秘的天体之一，具有很大的红移，遥远的距离，很高的亮度和不大的半径(约几光天到几光周)。这是什么天体呢?我以为，类星体就是早期星系，是星系演化中的初期阶段，或者说类星体是雏形星系。类星体在时间段上都处于宇宙早期，即宇宙膨胀的早期，是星系发展的早期，其角直径不大。类星体内物质的平均密度都比较大。在宇宙早期宇宙整体的温度很高，类星体内部温度也比较高。与现在的星系相比，类星体内所有物质都参与了热核反应，不存在不参与热核反应的“闲者”。类星体内氢聚变成氦的热核反应，平均规模和强度比主序星都大、都强，因此有很高的温度和亮度。又由于是雏形星系，比较接近球形，还没有形成现在星系的扁平状，也是类星体有很高的温度和亮度的原因之一。由于处于宇宙演化早期，氦的丰度不大，因此在类星体的谱线中几乎看不到氦的谱线。对类星体几个特点解释。

1.关于高红移

由于类星体出现在宇宙演化的早期，因此宇宙物质之间的退行速度都比较大。从本章第一节的分析看，在现在时期，宇宙的临界退行速度都可以达到几倍光速，更何况是宇宙早期?因此，类星体有高红移是必然的。顺便说明，根据第四章得出的红移公式红移就是退行速度相对于光速的倍数。如某类星体的红移Z=4，就是该类星体相对于我们的退行速度v=4c。

2.关于多红移

类星体内物质以不同的半径、不同的线速度围绕中心旋转。在星系的早期，恒星尚未形成，但是星系内温度非常高，物质都呈气态，中心温度高于周围温度，存在中心发出的辐射被周围气体吸收的现象，因此我们接收到的谱线是吸收线。

以类星体PHL957为例，其发射线红移为2.69，即中心相对于我们的退行速度就是2.69c；吸收线红移有五组：2.67、2.55、2.54、2.31、2.23，对应的退行速度分别为2.67c、2.55c、2.54c、2.31c、2.23c。因此这五个旋转圈对应类星体中心的旋转速度分别为0.02c、0.14c、0.15c、0.38c、0.46c。

3.红移存在类似以2为中心的正态分布

在大于或小于2的两个方向，距离2越远，类星体越少。产生这一现象有两个原因。一个原因是红移为2说明在宇宙的某一时期类星体大量产生，这一时期与红移为2的类星体对应。第二个原因是类星体与我们的距离存在以红移2为中心的类似正态分布。下面用图17-2说明这两点。

(www.daowen.com)

图17-2

图17-2中，大圆AECF是我们现在看到的宇宙最外层，即宇宙的表面。假设O是宇宙中心，P是太阳也是地球的位置，EF是通过太阳的一条宇宙的直径，ABCD是与EF垂直的宇宙大圆。由于该大圆与我们的距离都相同，因此其位置上的星系的宇宙年龄相同，并且与我们有相同的退行速度，即相同的红移。假设在该大圆上类星体的红移都为2。在该大圆左边的整个宇宙半球面类星体的红移都小于2，它们与太阳的距离都小于太阳到大圆ABCD的距离；在该大圆右边的整个宇宙半球面类星体的红移都大于2，它们与太阳的距离都大于太阳到大圆ABCD的距离。因此，大圆ABCD这一区域是类星体最密集的区域。在宇宙表面，越接近大圆ABCD这一区域，则对应的宇宙时间与类星体大量出现的时期越接近，类星体数量较多。越靠近E或F，对应的宇宙时间距离类星大量出现的时期越远，类星体数量越少。这样就解释了类星体的红移为什么是类似以2为中心的正态分布，为什么红移与2的差值越大，其数量越少。

在上述模型成立的基础上，可以得到以下结论。一是红移大于2和小于2的类星体各占半个天球，并且红移最大与最小的类星体的方向相反；二是红移小于2的类星体与我们的距离，比红移大于2的类星体的距离近，其宇宙年龄相对大一些，数量相对少一些，因此类星体不是纯粹的正态分布。三是类星体红移越大，离开我们越远，宇宙年龄越小。绝对亮度、绝对星等越亮，视亮度越暗，视直径越小。反之，类星体红移越小，离开我们越近，其宇宙年龄越大。绝对亮度、绝对星等越暗，视亮度越亮，视直径越大。

4.类星体上观察到超光速现象问题

物质速度可以超光速是本书的结论之一，类星体上就有超光速现象。有人用“超视”解释类星体上的超光速现象，我以为不成立。天文方面的任何超光速现象都是光信号超光速。比如剪刀的切点超光速，就是切点的光信号，即信号的切向运动超过光速。产生信号的物质虽然在非切向的速度小于c，但是在切向的相速度却大于c。

在天文观察中，超光速现象是光头头上的虱子——明摆着的。假设有一星系与我们的距离是120亿光年，说明在120亿年前该星系与我们的距离就是120亿光年。按照目前天文界普遍的观点，宇宙年龄不超过140亿年，那这120亿光年的距离是该星系在不到20亿年的时间运行的结果。无论用什么理由解释，如果不承认物质速度可以超光速，这个“坎”都是不能迈过去的。当然，有人认为这是“时空膨胀”造成的，而不是物质速度超光速造成的；但是，时空膨胀仅仅是相对论的一个观点，既没有理论演绎，也没有实践证明，因此我们不能将时空膨胀作为既成事实。

可以认为具有相同质量、相同半径的类星体绝对亮度是相同的。这提醒我们，可以根据类星体绝对亮度相同，视亮度不同，将其作为远距离测距的工具，比Ia型超新星的测距范围还要远。