廣義地說,有明顯的射電輻射的星系,都可以叫作射電星系。在1071010赫範圍內射電功率為10371041爾格/秒的星系,稱為正常射電星系;射電功率比正常射電星系系強102106倍的星系,稱為特殊射電星系(見河外射電)。歷史上曾把射電星系當作某種光學特征異常的“活動”星系。現在看來大多數射電星系的光學特征並不特殊。射電星系大多是橢圓星系(E)、巨型橢圓星系(D)、介於二者之間的ED星系和超巨型橢圓星系(cD),不規則星系很少。它們往往是星系團中最亮的成員星系,質量也大。有的射電星系是N型特殊星系和塞佛特星系。

  形態結構 ①致密型 約15%的河外射電源有約0.001或更小的精細結構,與光學體位置相重合。用甚長基線幹涉儀觀測,發現它們通常由若幹組源組成,例如3C84(NGC1275)。

  ②核暈結構 主體為恒星狀源,外圍有暈,並向兩個相反方向延伸。中心可能有幾個致密子源組成的復合結構。例如室女座A,中心有與光學源(M87)對應的雙致密子源,外面由分佈很廣的射電發射區包圍著。它最突出的光學特征是以每秒幾萬公裡的高速從核拋射出亮的藍色噴射物,長達1.5千秒差距。這些噴射物又是強的紫外線和X射線源,由幾個高偏振的凝聚塊組成。光學暈為30千秒差距,射電暈還要大。

星系 M87

  ③延展的雙瓣結構 延展源射電星系中約有一半大致具有這種結構,即外面是兩個分立的射電子源(外延展瓣),中心為光學天體。例如,天鵝座 A射電星系兩個外瓣相距186千秒差距,每個瓣約17千秒差距,外面較亮,形成熱斑,與中心天體基本上在一條直線上。甚長基線幹涉儀發現還有一個更弱的致密核,恰好位於中心的兩個光學源之間。在米波段,兩個外瓣之間有輻射橋。

天鵝座A射電星系

  ④復雜源 由多個子源組成的狹長輻射帶,一般在光學體的兩邊以兩個較強的子源為主體,靠裡面又有一個至多個組源以及低亮度區域,形態較為復雜,直線分佈也不很規則,例如3C288等。

  ⑤頭尾結構 前面是一個有光學星系對應的致密源,隨後有幾對逐漸增大的雙射電子源,並拖著范圍逐漸增寬、頻譜指數逐漸變陡、強度逐漸減弱的射電尾巴。尾巴長達數十至數百千秒差距。它們都是星系團的成員。

  射電譜和偏振 射電星系的射電連續譜一般寫成冪律譜,即Fvv,其中Fv為單色輻射流量密度,v為頻率,α為頻譜指數。射電星系大多具有直線譜,平均α值為0.75,輻射流量一般不變。其致密結構有平坦譜(α約為0~0.25)或者復雜譜,即有一個或多個極大值或極小值,而且輻射流量大多是變化的。近年來的厘米波段偏振測量表明,幾乎所有射電星系都有線偏振,由百分之零點幾到百分之幾。從一個源來看,一般在較致密區域,線偏振較低,隻有百分之幾;而在延展的低亮度區域,卻可高達60%。由觀測大多數射電星系的頻譜和偏振推斷,射電輻射機制屬於相對論性電子在磁場中運動產生的同步加速輻射。在延展區域,因較透明而得到直線譜;而在致密區域,因不全透明,自吸收可產生平坦譜以及各組源譜迭加而形成的復雜譜。

  光譜和能量 射電星系的光譜特征很象塞佛特星系,也可以分為兩大類。大多數射電星系的中心光學源的光譜具有窄的輪廓,如Ⅱ型塞佛特星系。少數為寬線輪廓,如Ⅰ型塞佛特星系。從同步輻射磁能與電子能量均分出發,可以得到高達1060爾格的射電星系總內能。射電星系的壽命約107~9年。

  射電星系對於中心光學體有著明顯的對稱雙型結構,外子源與光學體之間有許多相關特性。近年高分辨射電幹涉儀發現外延展子源中也有較為致密的結構,即存在熱斑。某些中心天體也有雙源(或多源)射電結構,並與外面延展子源的結構相似,基本上分佈在同一條直線上,僅僅尺度相差10-4~105倍而已。這種延展的射電子源和中心致密結構的相似性,暗示著很多射電星系可能不隻經歷過一次爆發,而是經歷過多次爆發。

  近年來,還發現很多射電星系也是強的X射線源和紅外源。單純從射電特征來看,是不容易認識天體本質的。例如隻憑射電資料,就無法區別射電星系和類星射電源,也無法確切肯定對應哪種類型的光學體。反之,從光譜分析,可以分出寬窄兩類,分別同類星體和Ⅰ型、Ⅱ型塞佛特星系相似。但射電星系大多數是星系團中的橢圓星系,而塞佛特星系則是場星系。從射電星系與其他活動星系核既相似又有區別來看,有人認為射電輻射隻是某些類型天體在某個演化階段上的表現。射電星系可能是類星體的一種演化結果,是“死亡”瞭的類星體。總之,射電星系與光學體之間的關系還有待進一步研究。至於中心天體如何產生巨大的能量,這是研究各種活動星系(見激擾星系)的重要問題。不久前對 M87進行觀測,結果發現在它的核心確實存在一個超大質量的天體,相當於9×109個太陽質量,很可能是一個黑洞。因為射電星系比類星體距離我們近,如果它們有某種共同“活動”機制的話,那麼仔細研究射電星系,對於解決類星體的能源問題是大有幫助的。

  

參考書目

 J.S.Hey,The Radio Universe,2nd ed.,Pergamon Press,Oxford,1975.