类星体为什么能在如此小的尺度内产生那么巨大的能量？这长期是一个不解之谜。用核聚变反应作为类星体的产能机制却不成功，因为核聚变反应中单位质量的物质所产生的能量比类星体观测所要求的差一个量级甚至更多；有的学者甚至形象地说，类星体的能量同核能相比，就像核能同煤油灯能相比，相差太大了。然而，大量观测资料的积累，对有关理论模型的建立肯定有好处，天鹅座A（CygA）射电星系的观测就是一个生动的事例。

图5．7是射电星系CygA的甚大阵（VLA）的观测图像。VLA是美国国立射电天文台设在新墨西哥州的甚大型综合孔径射电望远镜。其中的天线阵由27个直径为25m的抛物面天线组成，这些天线在一个半径为21km的地区内排列成Y形，利用地球自转进行观测，在6cm波长的分辨率可达0.6角秒，甚至优于光学巡天观测图像的分辨率。图中CygA的两个子源清晰可见，特别是在两子源连线的中点有一个角径很小的源。该中心源的射电辐射强度虽然比类星体的弱，但它们同子源间的联系情况则基本相同，应分别属于强弱不同的活动星系核。因此，可以用一种活动星系核的理论模型来描述。

近年来比较流行的活动星系核的模型，是所谓巨型黑洞的吸积模型。黑洞是广义相对论预言的一种质量极大的致密天体，它质量之大以致使得进入其表面（视界）之内的任何物质包括光子都无法逃逸出来。图5．8所示的圆盘为模型所设计的旋转吸积盘，巨型黑洞就位于该吸积盘的中心。由各种观测结果反推出巨型黑洞的质量应为106～109太阳质量。这样，黑洞四周的物质就具有很大的引力势能。吸积盘内的物质因受吸积作用而在沿螺旋形方向靠近黑洞的过程中，即在进入黑洞视界以前的过程中，引力势能会急剧地由大变小，并分别转换成光子的辐射能和高能粒子的动能，相应的产能率要比热核反应的产能率高8～50倍，这正是活动星系核的高光度所要求的。其中光子的辐射能量可能能覆盖电磁波的全波段，这已被观测到的射电波、光波以及X射线和γ射线所证实；而高能粒子流则最易沿吸积盘的轴线方向向外喷出，并进而形成观测到的双极喷流和相应的射电双子源等。

关于星系的形成和演化的理论，至今还不够成熟，本书也不可能进行全面深入的介绍。然而，日益向前推进的活动星系核方面的观测研究，则可能为星系的演化历程提供一条有用的线索。即星系核开始时的活动性最强，其表现就是观测到的类星体；随后，星系核的活动性逐渐减弱，其表现就是观测到的射电星系之类的不规则星系；再往后的演化历程更拿不准，从猜测的角度看，理论模型中的吸积盘可能演变成旋涡星系；而射电子源最后是聚集成椭圆星系还是完全消散开来，则都缺乏直接的观测依据。

鉴于星系核中隐藏着重大不解之谜，近年来许多空间天文探测设备的主要目标也多在星系上。1997年2月经过再次改进的美国哈勃太空望远镜，发现了超大质量黑洞的“直接证据”。即该望远镜图像摄谱仪对距离地球5000万光年的星系M84进行了观测，发现在该星系中心半径26光年范围内的气体物质突然获得391 km/s的高速度，这表明该星系中心有一个引力巨大的黑洞，其质量至少是太阳的3亿倍，与黑洞吸积盘模型的预期基本相符。而这一观测证据是哈勃望远镜在20min时间内取得的，可见在地球大气外所进行的这类天文观测是很有成效的。

为了探测星系中心更小范围内的情况，须要使用具有更高空间分辨率的观测设备。目前地面上最高分辨率的设备，就是美国的甚长基线干涉阵（VLBA）。该阵列的10个直径为25m的射电望远镜，分布在美国大陆，并延伸到夏威夷及拉丁美洲的维尔京群岛，从而使VLBA具有毫角秒的分辨率。1995年，VLBA观测到活动星系NGC4258核心区附近的一个高速旋转的气体环内，存在着一些巨大的微波发射源，并记录下几束从中心向外流动的喷射物在头几个光年内前所未有的图像细节，推测这个相对宁静的星系中心，含有质量相当于数百万倍于太阳质量的黑洞。1997年初，日本已把一个直径为8.4m的抛物面射电望远镜送上地球轨道。这个空间射电望远镜与分布在全球地面上的射电望远镜（如VLBA等）联合起来所形成的新系统则具有无比巨大的分辨能力（相当于2倍地球大小的望远镜可能提供的）。可以预期，这个新系统必将取得许多新发现，并对星系核和黑洞的研究做出新贡献。