星系的物质落进黑洞时，与它的质量对应的引力能被释放并转变成电磁辐射，包括光，X射线和射电波。这个过程的效率极高，致使流入物质的百分之十或者更多的质量按照爱因斯坦的著名公式E=mc2转变为能量。中央黑洞的质量可以多达太阳质量的一亿倍，正好是环绕它的星系中全部明亮恒星质量的百分之零点一。它只需每年“吞噬”相当于1~2个太阳这种恒星的质量，就能够提供在最强大活动星系中观测到的能量。

中新能源产生的能量往往朝星系的两边射出，大概是通过黑洞的“极”出来的。这一能量不能从其他方向逃逸，是因为被吸积盘阻挡。射出的辐射与星系中极其附近的物质相互作用的地方，可以产生细的喷流或称为瓣的发出射电波的延伸区。

一般不严格区分活动星系和活动星系核。

活跃星系核（active galactic nucleus，缩写为AGN）是一类中央核区活动性很强的河外星系。这些星系显得比普通星系活跃，在从无线电波到伽玛射线的全波段里都发出很强的电磁辐射，光度大约在1036-1041J/s之间，人们将它们称为活跃星系。活跃星系核是这些星系明亮的核心部分，尺度通常在1光年上下，只占整个活跃星系的很小一部分。但由于其光度大大超过宿主星系，因此活跃星系核通常也指整个活跃星系。

1960年代类星体发现以来，又相继发现了许多具有类似特征的天体，都是系外星系，统称为活跃星系核，共同点是光谱具有很高的红位移，表明距离远在宇宙学尺度上，同时光度很高，远远高于普通的星系。进一步观测显示，这些天体往往具有快速的光变，光变时标从数小时到到数日不等，显示其尺度只占整个星系的很小一部分。此外，活跃星系核的光谱范围非常宽，表现为非热辐射谱，还具有很强的发射线，同时往往伴有喷流现象。几十年来发现的活动星系核种类繁多，包括西佛星系、类星体、射电星系、蝎虎座BL型天体等，而且不同种类之间观测特征相互混杂。长期以来人们一直对它们的机制和演化感到困惑，投入了大量的人力物力进行研究，使得活动星系核成为20世纪90年代以来天文学最热门和最活跃的研究领域之一。目前得到广泛接受的观点认为，活动星系核由超大质量黑洞和吸积盘构成。依据理论和观测研究，人们建立了活动星系核标准模型，即中央是一个黑洞，周围的物质受到引力作用下落，在黑洞周围形成了吸积盘。由于耗散作用气体被加热到很高的温度，并逐渐下落到黑洞中央，并且形成了沿吸积盘法线方向的喷流。活动星系核的观测特征主要依赖于中心黑洞、吸积盘的特征以及视线方向。

塞弗特星系：第一种被发现的活动星系，以它的发现者卡尔·塞弗特命名。塞弗特星系是具有非常明亮星系核的螺旋或棒旋星系，具有强的高电离发射线，谱线很宽，强大、变化的X射线。尽管它们不都辐射无线电波，塞弗特星系还是红外辐射的强发射源。根据发射线的宽度、形状可分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型塞弗特星系具有宽的发射线，其发射线谱表明，它们是由围绕中心高速旋转的氢气云产生的；Ⅱ型只具有窄的发射线，其光谱中尽管具有氢线，但似乎并没有这种快速运动的气体云。进一步还可以划分成1.5、1.8、1.9等类型。

类星体（QSO）：类星体被认为与塞弗特星系十分相似——除了核心活动更为剧烈。他们在天空中看起来就像是与恒星一样发光的点（因此被称为类星体），但通过分光镜研究能够发现他们明显不是恒星。根据它们谱线中的红移现象可知：它们大都位于极遥远的地方，是宇宙中已知最遥远天体之一。与塞弗特星系相同，它们可以是“射电噪的”（在这一情况下被称为“类星射电源”）或者是“射电静的”（传统QSO）。类星体的亮度可以是普通型系的1000倍。

射电星系：如它的名字所指，这类星系在电磁波谱无线电波段的辐射最强。不同于点辐射源，辐射从这类星系两侧的巨大辐射瓣上发出。大部分有两个辐射源，称为双源型射电星系。通常为椭圆星系。根据发射线的宽度大体可分为宽线射电星系（BLRG）和窄线射电星系（NLRG）。

蝎虎座BL型天体

蝎虎座BL型天体：星系核非常亮，短时间曝光和恒星很类似。光度具有很快的变化，射电辐射有很强的偏振，光谱中既没有吸收线也没有发射线，因此其红移只能从宿主星系的光谱推断出来。

光学剧变类星体（OVV）：光度具有很快的变化，往往是强射电源。与蝎虎座BL型天体合称耀变体（Blazar）。耀变体与类星体在许多方面都十分接近，只是它不具有谱线。

低电离核发射线区

低电离核发射线区（LINER）：核光度比较低，具有低电离的核发射线区，有时发现为低光度的2型塞弗特星系。

窄线X射线星系（NLXG）：具有高电离发射线，类似塞弗特星系，但光度较低。被认为是光谱受到星系内尘埃消光的塞弗特星系。

星爆星系：具有巨大的恒星形成区，红外光度高于可见光光度，大部分为旋涡星系。属于活动星系，但与活动星系核的关系尚无定论。

除此之外还有N星系、兹威基星系、高偏振类星体（HPQ）、低光度活跃星系核（MAGN）、热星体（Warmer）等。

根据射电波段的辐射，还可以分为射电宁静活动星系核与射电噪活动星系核两大类。其中，射电宁静活动星系核包括：低电离核发射线区、塞弗特星系、以及部分类星体，射电噪活动星系核包括射电噪类星体、耀变体（包括蝎虎座BL型天体和光学剧变类星体）、射电星系等。

活跃星系核的统一模型试图将两种或两种以上的活跃星系核用一个模型进行描述，不同类型的活跃星系核只是由于观测视角的不同。电波弱（radio-quiet）活跃星系核与电波强（radio-loud）活跃星系核分别具有各自的统一模型：电波弱统一模型和电波强统一模型。电波弱统一模型认为西佛Ⅰ型星系是直接观察到的光度较低的活跃星系核本身，西佛Ⅱ型星系则是由于视线方向上受到了环绕在吸积盘周围的遮蔽环的阻挡。如果活跃星系核的光度较高，直接观测到的就不是西佛I型星系而是类星体。电波强统一模型主要关注于高光度的电波强类星体，它们能够与窄发射线电波星系用类似电波弱统一模型的方式统一在一起，即电波星系被遮蔽环挡住了视线，而类星体没有。如果视线方向与喷流夹角非常小，则会观察到蝎虎BL型类星体（blazar）。

导语：活动星系和类星体的巨大能量之谜曾经困扰了天文学家几十年之久，现在普遍认为，它们的能量来源于星系中央的高速自转的超大质量黑洞。

上世纪20年代以后，天文学家终于认识到在银河系之外广漠的宇宙空间散布着无数个大小不一、形态各异的星系。不过直到20世纪中期，天文学家还认为星系是相当平静的，只有难得一见的超新星以与整个星系相当的光度爆发出来，才会偶尔冲破宇宙深处沉沉的寂静。随着射电天文学的发展，天文学家发现了我们银河系中心的射电源和许多星系的强射电源。值得注意的是，这些河外射电源在射电波段发射的能量比银心大得多，从此揭开了认识星系活动的序幕。

此后，空间天文学的开展，更在红外和X等波段上探测到星系的活动，特别是与某些类型的星系的核有关的活动。这样，天文学家认识到星系的活动是相当普遍的现象。然而，绝大多数(约占98%)的星系活动水平很低，例如我们的银河系，我们称之为正常星系。仅有2%的星系活动激烈，归为活动星系。

正常星系是大量恒星在引力束缚下形成的天体集团，其辐射大部分由恒星发出，辐射主要集中在光学波段。活动星系的辐射遍及从射电到γ射线的整个电磁波段。而且在射电、红外、紫外和X射线波段发射的能量大于光学波段，显示这些辐射是由大量非恒星物质发射的。这些物质在活动星系内特殊的物理条件下，进行着大规模的吸积、湍动和爆发，在某些活动星系的近旁观测到喷流结构，显然是从星系中抛射出的物质形成的。活动星系包含多种类型，但迄今尚无统一的确切分类，蝎虎座BL型天体、塞佛特星系和射电星系是其中一些主要的类型。

1929年在蝎虎座发现了一个天体，有非常迅速的光变。它的视星等在14等～16等之间涨落，偶尔可增亮至13等，即可见光波段上的亮度变幅达15倍左右，在一天之内亮度可变化10%～32%。当初天文学家们以为它是一颗变星，按照变星的命名方式称为蝎虎座BL。在蝎虎座BL的光谱中观测到有弱吸收线，它们是该天体周围的星云物质所产生的。由所测得的谱线红移，据哈勃定律推算的距离为590Mpc(1Mpc=3.26×106光年)。现在天文学家已掌握了较有力的证据，可确认它是一个河外天体。后来又发现了300多个与蝎虎座BL有同样特征的天体，它们通称为蝎虎座BL型天体。蝎虎座BL型天体的共同特征主要有：一般呈恒星状，看不到任何结构，但一部分有暗弱的包层；射电、红外和可见光波段上的亮度都有快速变化，时标为几天至几个月；光谱中既无吸收线又无发射线，只有毫无特征的连续辐射谱；许多是致密的射电源，核心有很强的射电辐射。

1943年美国天文学家塞佛特(C.K.Seyfert)发现了6个旋涡星系，光谱中有异常宽的发射线，后来确认这是一类活动星系，被命名为塞佛特星系。它们是带有异常明亮的核的旋涡星系，星系核几乎占据了星系发出的全部光亮，在短时间曝光的底片上易误认为是恒星，经长时间曝光的底片显露出在核的周围有朦胧的旋涡结构。星系核内充满电离气体，其质量达10到103个太阳质量，离子密度为107个/厘米3～109个/厘米3，气体作速度很大的随机运动，速度达103千米/秒量级。这种速度可能是由于激烈的爆发引起。塞佛特星系有强于正常旋涡星系的射电辐射和红外辐射，有些塞佛特星系已探测到X射线辐射。

从20世纪40年代以来，射电天文学家发现了数以万计的射电源。起初最强的一些源以星座名后随一大写的拉丁字母来表示。例如天鹅座里的强射电源称为天鹅A，室女座里的强射电源称为室女A。大部分射电源位于河外，其中有大约1/3～1/2的源已证认出其光学对应体是星系。

具有很强射电辐射(高于1034瓦)的星系称为射电星系。它们在射电波段的辐射功率不仅比正常星系大得多，也比它们在光学波段的辐射功率大得多。这类星系大多是椭圆星系。主要类型有双源型和致密型两类。典型的双源型射电星系在星系中心附近有一个小射电源，而在星系本身之外很远有两个大射电源。这两个源，或称射电瓣，可能相距达105秒差距～107秒差距，宽度达104秒差距～106秒差距。有时可见多对瓣。这些源的结构显示它们指向星系的中心，实际上是从星系喷射的物质。每个射电瓣都是具有磁场的高能电子云，射电瓣在远离中央星系，它们的前端面对广阔的星系空间，把巨量的星系物质压缩，产生剧烈碰撞，在前端形成热斑。X射线探测卫星的观测表明，它们也是强X射线源。一个典型的射电瓣贮存的能量大约相当于银河系里的全部恒星在1亿年里辐射的能量！

1948年发现了射电源天鹅A，1954年它被证认为一个河外星系，视亮度是16等。它离银河系7亿3千4百万光年，辐射功率比银河系强约107倍，是已知最强的河外射电源，也是第一个被发现的射电星系。半人马A是距离最近的一个射电星系，距离为1千1百万光年，虽不如天鹅A威力强大，但在其它方面是相似的。它们都是双源型射电星系的典型例子。致密型射电星系的射电辐射区通常是十分小的，不大于底片上星系光学像的范围。有的甚至不超过几个光年。M87是一个巨椭圆星系，位于室女星系团的中心附近，是射电源室女A的光学对应体。它的直径为50万光年，距离地球6500万光年，在天空的张角超过半度(约等于满月那么大)。它是致密型射电星系的一个典型。

1960年天文学家们发现了射电源3C 48的光学对应体是一个视星等为16等的恒星状天体，周围有很暗的星云状物质。令人不解的是光谱中有几条完全陌生的谱线。1962年，又发现了在射电源3C 273的位置上有一颗13等的“恒星”。使天文学家同样困惑的是其光谱中的谱线也不寻常。

1963年，终于有人认出了3C 273谱线的真面目，原来它们是氢原子的谱线，只不过经历了很大的红移，使得谱线不易证认。循着红移这条线索，再去分析3C 48的光谱，得出它的红移量还要更大。设想红移产生于多普勒效应，那么3C 273和3C 48都有很大的退行速度，分别达光速的1/6和1/3。对于这种在光学照片上的形态像恒星，但是其本质又迥然不同的天体，天文学家把它们命名为类星射电源。进一步的观测和研究揭示了又一类天体，它们的形态也很像恒星，而且也有很大的红移，但是没有射电辐射，被称为射电宁静类星体。后来把两者全都称为类星体。

类星体究竟是什么？给天文学家出了一道难题。自从它们发现以来的几十年中，争论尚未完全平息。争论集中在导致类星体的谱线红移的原因。大多数主张“宇宙学红移”的观点，即认为类星体位于银河系以外遥远的宇宙深处，距离越远，红移越大。如果类星体确实如此遥远，那就遇到另一个问题，即如何说明它们巨大的能量输出。类星体的发射功率比普通旋涡星系大102～104倍，更令人惊奇的是发射能量的区域很小，其直径只有光天甚至光时的量级。类星体能在这么小的体积内释放出这么巨大的能量，在当时真是一个难解之谜。另一种意见主要是认为类星体是被银河系或其它河外星系抛射出去的天体，在抛射中获得很大的速度，速度越大，红移越大。

把类星体与蝎虎座BL型天体、塞佛特星系和射电星系等活动星系作比较，发现有许多相似的观测特征，特别是对于射电星系的了解，足以使天文学家认识到类星体是同一现象的不同表现。此外，从上世纪80年代以来，大量宇宙高能现象被观测和理解，类星体的能量问题也能得到合理的解释。

在认为红移是宇宙学红移的前提下，则红移从大到小意味着天体从年轻到年老。就红移的大小而言，类星体的最大，蝎虎座BL型天体和塞佛特星系的其次，射电星系的最小。于是，可以大致排出一个演化的序列：类星体、蝎虎座BL型天体、塞佛特星系、射电星系，终止于正常星系。

如前所述，活动星系(包括类星体)仅占星系总数的约2%，可见星系从诞生后演化到“成熟”，活动阶段在一生中经历的时间很短。由此看来，类星体是正常星系的幼年期。那么类星体就是极度活动的星系核。它们的周围就有星系盘。一般的类星体由于距离太远，星系盘显得很暗弱，角直径也太小，难以观测到。事实上对于一些较近的类星体，例如3C 273，已发现存在星系盘的证据。

活动星系和类星体的激烈活动都源于中央很小的核内。那么，相对于整个星系而言，在星系核那么小的体积内释放那么巨大的能量是一个难以解释的问题。这个问题曾经在长时期内困扰着天体物理学家。现在普遍接受的观点是几乎每个大的正常星系都在其中心蕴含一个超大质量黑洞。这个假设已获得日益增多的观测证据的支持。天文学家曾经用设置在美国新墨西哥州的甚大阵射电望远镜(VLA)，结合甚长基线干涉测量阵(VLBA)，对100个邻近星系作了完整的巡天观测，发现至少有30%的样品显示具有一个微小而致密的中央射电源，带有类星体现象的唯一特征。

此外，宇宙背景上也弥漫微弱的X射线的辉光，它遍及整个天空。与微波背景辐射是大爆炸的遗存不同，X射线雾霾中的光子能量太高，不可能在宇宙早期产生。而且微波背景辐射呈现基本上均匀的连续分布，而这种分布于全天的X射线辐射是无数个离散源的贡献。美国的钱德拉X射线天文台装备着掠射式X射线成像望远镜，原先称为高级X射线天体物理卫星，于1999年由航天飞机携带升空。为了纪念已故印度裔美籍诺贝尔奖获得者苏布拉马念·钱德拉塞卡，而重新命名。它曾经对一个选定的天区深度曝光，能够把至少达80%的X射线的辉光分解为单个点光源。由此外推到整个天空，表明总数约有7000万个。随后对这类天体中的一些作跟踪研究，并探测它们在其它波段的辐射，得出结论，有一些是相当正常的星系。它们有尘埃遮蔽的、辐射X射线的核——这正是中央黑洞的征兆。

现在普遍认为，这样巨大的能量来源，是因为在星系的中央潜藏着一个高速自转的超大质量黑洞，其质量至少达107倍太阳质量。黑洞以其巨大的引力吸引着四周的物质盘旋着向它掉落，在周围形成一个吸积盘。盘内的气体被压缩并加热，当温度超过10亿K时，就会形成强烈的辐射场，导致高能等离子体喷流从核心以接近光速向垂直于盘的两极喷射出来。