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荷兰裔美国天文学家、加州理工学院天文学荣誉教授施密特(Maarten Schmidt)因发现类星体而闻名。类星体是由黑洞驱动的极其明亮且遥远的宇宙物体,他的这一开创性工作大大扩展了已知宇宙的大小,为证实大爆炸理论提供了最早的线索之一。今年9月,他于家中去世,享年92岁。
天文研究很浪漫
施密特1929年出生于荷兰的格罗宁根。父亲是一名政府会计师,母亲是一名家庭主妇。12岁时,在他叔叔的指导下,施密特利用两块镜片和一个卫生纸卷筒制作了他的第一台望远镜。在格罗宁根大学学习期间,施密特的表现引起了荷兰著名天文学家奥尔特(Jan Oort)的注意。奥尔特让他在世界上最古老的天文台——莱顿天文台工作,负责测量彗星的亮度。1956年,施密特获得博士学位,并通过卡内基奖学金在美国学习了两年。回到莱顿之后,施密特对现有的资源和机会感到不满意,于1959年接受了加州理工学院的一个长期职位。
二战期间无线电的进步使得科学家们在20世纪50年代能使用比光学望远镜更强大的射电望远镜来探测宇宙。在探索的过程中,他们接收到了来自能量很强大但不可见天体所发出的无线电信号,这些天体不属于任何的传统天体分类。研究人员称它们为“准恒星无线电源”(quasi-stellar radio sources),或简称为类星体(quasars)。没人知道它们具体是什么,许多人认为它们是银河系内小而密集的恒星。
1962年,澳大利亚两位科学家哈扎徳(Cyril Hazard)和博尔顿(John Bolton)设法确定了其中一个名为3C 273的类星体的精确位置。他们与一些研究人员分享了这些数据,其中就包括施密特。当时施密特终于有机会操作帕洛马天文台的200英寸大望远镜,许多天文学家为了能使用它等待了几个月甚至几年的时间。追踪类星体是一项耗时而又乏味的工作,但对有耐心的施密特来说却非常适合。“这很浪漫!”他后来告诉一位采访者,“但偶尔你也不得不停下来,看看你的周围。”
成为科学界名人
通过观察3C 273,施密特发现这一天体的光谱与已知的天文物体都不匹配,无法解释。在经过几周的深思熟虑和在家中紧张踱步之后,施密特意识到,所有常见元素的谱线都在那里,只不过它们向光谱的红端偏移了很远——这表明该天体正在以极快的速度远离地球。一旦知道了远离的速度——每秒3万英里,施密特就能计算出3C 273的距离——24亿光年之外,这是宇宙中距离地球最远的天体之一。这样远的距离也就意味着3C 273有令人难以置信的亮度:如果把它放在离我们最近的恒星半人马座的位置上,它会比太阳还要亮。
施密特的这一发现震惊了天文界,并在一段时间后使他成为了科学界的名人。1966年,他登上《时代》杂志3月刊封面人物,并将他与伽利略相提并论。“17世纪的意大利人让科学家和神学家都感到震惊;20世纪的荷兰人对他自己的同代人也产生了同样的震撼效果。”《时代》杂志写道。
在2014年的一次采访中,施密特回忆了发现类星体所带来的兴奋。这一切都让他感到受宠若惊,并给他的职业生涯也带来了很多的好处。1975年,施密特成为加州理工学院物理、数学和天文学部的主席,后来又成为了黑尔天文台的主任。
从1963年的首次观测到现在,已经有数以千计的类星体被确认。类星体的存在为大爆炸理论提供了重要的观测支持。根据大爆炸理论,由于宇宙本身的膨胀,天体远离我们,遥远星系所发出的光谱线出现了红移的现象。
宇宙初级阶段的写照
有关类星体到底是什么的争论持续了一段时间。有些人认为是一颗巨大超新星爆炸消失后的余烬;但施密特和一些人认为,在类星体中,天文学家可以看到整个星系的诞生,中心的黑洞将星际气体牵引在一起,在摩擦中产生了巨大的能量。
如果类星体真的在几十亿光年外,那也就意味着它们是宇宙相对初级阶段的写照。在某些情况下,它们的光甚至在太阳系形成之前就已经产生了,这为研究宇宙演变提供了重要的线索。
在后来的职业生涯中,施密特大部分时间都在寻找类星体,并提出有关它们的最新见解。2008年,由于他们在类星体方面所做出的贡献,施密特和剑桥大学物理学家林登-贝尔(Lynden-Bell)分享了奖金为100万美元的卡夫利天体物理学奖。
施密特是一个坚定的无神论者。当有人问他,如果你是上帝,你会如何设计宇宙时,他回答说:“我会建造一个更大的宇宙,现在这个宇宙对我来说太小了。”
新闻来源:Astronomy、Caltech、洛杉矶时报、纽约时报,图片来源于网络
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