；
我們生活的星球是什么樣的，太陽(yáng)為什么那么耀眼，為什么我們不能上太陽(yáng)上居住，還有銀河系到底有多大，我們?nèi)祟?lèi)將何去何從？太多太多的疑問(wèn)需要我們?nèi)チ私?，去探索。本?shū)從這千萬(wàn)個(gè)疑問(wèn)中，精心挑選出300個(gè)當(dāng)今學(xué)生最關(guān)心的、最需要掌握的天文問(wèn)題，合理分章，編輯成冊(cè)，希望能給廣大青少年朋友以幫助，幫助他們了解這廣袤無(wú)垠的宇宙。
《全世界學(xué)生愛(ài)問(wèn)的300個(gè)天文問(wèn)題》共分5部分，分別是浩渺無(wú)垠的宇宙、銀河系和河外星系、太陽(yáng)大家庭、探天儀器和探天活動(dòng)、有趣的天文知識(shí)，并分門(mén)別類(lèi)地加以介紹。本書(shū)的內(nèi)容力求淺顯易懂，注重普遍性，既注意介紹基礎(chǔ)知識(shí)，又注重反映最新的科技發(fā)展成果和應(yīng)用。全書(shū)文字表述生動(dòng)活潑，串文插圖力求造型準(zhǔn)確、細(xì)膩逼真，以滿足學(xué)生們的閱讀心理。
我們形容一個(gè)人知識(shí)淵博，常常說(shuō)他“上知天文，下知地理”，這里所說(shuō)的“上知天文”即指對(duì)天文知識(shí)的掌握。
我們生活在自然界中，晝夜交替，四季循環(huán)，首先接觸到的就是天文現(xiàn)象。明亮的太陽(yáng)，皎潔的月亮，閃爍的繁星，壯觀的天象，……這些都向我們提出這樣那樣的疑問(wèn)：我們生活的星球是什么樣的，太陽(yáng)為什么那么耀眼，為什么我們不能上太陽(yáng)上居住，月亮上有沒(méi)有水，土星為什么有道美麗異常的光環(huán)，而別的星球沒(méi)有，還有銀河系到底有多大，宇宙里究竟有多少個(gè)這么大的銀河系，宇宙飛船能不能飛出銀河系，我們的宇宙的將來(lái)會(huì)變成什么樣，我們?nèi)祟?lèi)將何去何從？太多太多的疑問(wèn)需要我們?nèi)チ私猓ヌ剿鳌?/span>
不可否認(rèn)，我們?nèi)祟?lèi)雖然很早以前就對(duì)我們所處的世界發(fā)出這樣那樣的疑問(wèn)，也曾努力進(jìn)行了不懈的探索，取得了一定的成績(jī)，望遠(yuǎn)鏡的問(wèn)世使我們的視野更開(kāi)闊，月球的成功登陸圓了我們?nèi)祟?lèi)“嫦娥奔月”的千年夢(mèng)想，宇宙飛船的巡天之旅更是讓我們對(duì)我們的家園有了更深刻更全面的認(rèn)識(shí)，但天外有天，我們對(duì)這浩渺的宇宙知道得還是太少太少。
本書(shū)從這千萬(wàn)個(gè)疑問(wèn)中，精心挑選出300個(gè)當(dāng)今學(xué)生最關(guān)心的、最需要掌握的天文問(wèn)題，采取一問(wèn)一答的形式，合理分章，編輯成冊(cè)，希望能給廣大青少年朋友以幫助，幫助他們了解這廣袤無(wú)垠的宇宙。本書(shū)的內(nèi)容力求淺顯易懂，注重普遍性，既注意介紹基礎(chǔ)知識(shí)，又注重反映最新的科技發(fā)展成果和應(yīng)用。全書(shū)文字表述生動(dòng)活潑，串文插圖力求造型準(zhǔn)確、細(xì)膩逼真，以滿足學(xué)生們的閱讀心理。
本書(shū)共分5部分，分別是浩渺無(wú)垠的宇宙、銀河系和河外星系、太陽(yáng)大家庭、探天儀器和探天活動(dòng)、有趣的天文知識(shí)，并分門(mén)別類(lèi)地加以介紹。由于時(shí)間倉(cāng)促和資料有限，再加上視野所限，書(shū)中定會(huì)有些許不足之處，在此敬請(qǐng)讀者給以理解；對(duì)于書(shū)中不對(duì)不妥之處，也請(qǐng)讀者給以批評(píng)和指正。
大爆炸宇宙論是現(xiàn)代宇宙學(xué)中最著名、影響也最大的一種學(xué)說(shuō)。
大爆炸宇宙論把宇宙200億年的演化過(guò)程分為3個(gè)階段。第一個(gè)階段是宇宙的極早期。那時(shí)爆發(fā)剛剛開(kāi)始不久，宇宙處于一種極高溫、高密的狀態(tài)，溫度高達(dá)100億℃以上。在這種條件下，不要說(shuō)沒(méi)有生命存在，就連地球、月亮、太陽(yáng)以及所有天體也都不存在，甚至沒(méi)有任何化學(xué)元素存在。宇宙間只有中子、質(zhì)子、電子、光子、中微子等一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì)。宇宙處在這個(gè)階段的時(shí)間特別短，短到以秒來(lái)計(jì)。
隨著整個(gè)宇宙體系不斷膨脹，溫度很快下降。當(dāng)溫度降到10億℃左右時(shí)，宇宙就進(jìn)入了第二個(gè)階段，化學(xué)元素就是這個(gè)時(shí)候開(kāi)始形成的。在這一階段，溫度進(jìn)一步下降到100萬(wàn)℃，這時(shí)，早期形成化學(xué)元素的過(guò)程就結(jié)束了。宇宙間的物質(zhì)主要是質(zhì)子、電子、光子和一些比較輕的原子核，光輻射依然很強(qiáng)，也依然沒(méi)有星體存在。第二階段大約經(jīng)歷了數(shù)千年。
浩渺的宇宙
當(dāng)溫度降到幾千攝氏度時(shí)，進(jìn)入第三個(gè)階段。200億年來(lái)的宇宙史以這個(gè)階段的時(shí)間最長(zhǎng)，至今我們?nèi)陨钤谶@一階段中。由于溫度的降低，輻射也逐步減弱。宇宙間充滿了氣態(tài)物質(zhì)，這些氣體逐漸凝聚成星云，再進(jìn)一步形成各種各樣的恒星系統(tǒng)，成為我們今天所看到的五彩繽紛的星空世界。
我們居住的地球是太陽(yáng)系的一顆大行星。太陽(yáng)系一共有8顆大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了大行星以外，還有60多顆衛(wèi)星、為數(shù)眾多的小行星、難以計(jì)數(shù)的彗星和流星體等。它們都離我們地球較近，是人們了解得較多的天體。那么，除了這些以外，茫茫宇宙空間還有一些什么呢?
夜晚，我們用肉眼可以看到許多閃閃發(fā)光的星星，它們絕大多數(shù)是恒星，恒星就是像太陽(yáng)一樣本身能發(fā)光的星球。我們銀河系就有1000多億顆恒星。
在恒星世界中還有一些亮度會(huì)發(fā)生變化的星——變星。它們有的變化很有規(guī)律，有的沒(méi)有什么規(guī)律?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)了2萬(wàn)多顆變星。有時(shí)候，天空中會(huì)突然出現(xiàn)一顆很亮的星，在兩三天內(nèi)，會(huì)突然變亮幾萬(wàn)倍甚至幾百萬(wàn)倍，我們稱(chēng)它們?yōu)樾滦恰＿€有一種亮度增加得更厲害的恒星，會(huì)突然變亮幾千萬(wàn)倍甚至幾億倍，這就是超新星。
除了恒星之外，還有一種云霧似的天體，稱(chēng)為星云。這種星云由極其稀薄的氣體和塵埃組成，形狀很不規(guī)則，我們稱(chēng)它們?yōu)殂y河星云，如有名的獵戶座星云。極大部分星云，實(shí)際上并不是云，它們是一些同我們銀河系一樣的星系，只因?yàn)殡x我們太遠(yuǎn)了，所以看上去像云霧般的形狀，我們稱(chēng)它們?yōu)楹油庑窍怠，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)1000億個(gè)以上的星系，著名的仙女座星系、大小麥哲倫星云就是肉眼可見(jiàn)的河外星系。更多的星系聚集在一起，則構(gòu)成了星系團(tuán)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，天文學(xué)家還找到一種在銀河系之外的像恒星一樣的天體，但它的光度和質(zhì)量又與星系一樣，我們叫它類(lèi)星體，現(xiàn)在也已發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個(gè)這種天體。
在沒(méi)有恒星又沒(méi)有星云的廣闊的星際空間里，還有些什么呢?是絕對(duì)的真空嗎?當(dāng)然不是。那里充滿著非常稀薄的星際氣體、星際塵埃、宇宙線和極其微弱的星際磁場(chǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們必定可以發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的新天體。
我們的宇宙實(shí)在已經(jīng)夠大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。但如果我們把宇宙定義成物理上可以理解的時(shí)間和空間的總和，它卻并非無(wú)限大。天文觀測(cè)表明，星系和星系之間都在彼此遠(yuǎn)離，而且距離越遠(yuǎn)，分離速度越快。這一現(xiàn)象，很像我們用力吹一個(gè)表面帶花點(diǎn)的氣球，氣球越吹越大時(shí)，上面的花點(diǎn)也彼此越離越開(kāi)?，F(xiàn)代天文學(xué)研究揭示出，我們的宇宙就很像這樣一個(gè)正在膨脹之中的氣球。既然在膨脹，反推回去就應(yīng)該在遙遠(yuǎn)的過(guò)去(至少100億年以上)縮成一點(diǎn)。所以，宇宙很可能誕生于一次超級(jí)規(guī)模的“大爆炸”，而從一個(gè)“點(diǎn)”中產(chǎn)生。雖然我們還不能確知宇宙究竟包含多少物質(zhì)，但它無(wú)論在時(shí)間和空間上都肯定不是無(wú)限的。
但是這樣一個(gè)有限的宇宙，我們卻永遠(yuǎn)找不到它的盡頭在哪里，怎么理解這種奇怪的現(xiàn)象呢?還是借助那個(gè)膨脹的氣球吧，假如我們變成一種沒(méi)有厚度的二維扁蟲(chóng)（注意：在二維扁蟲(chóng)的眼中只有前后左右，而沒(méi)有上下）。那么我們?cè)谇蛎嫔蠠o(wú)論怎么爬，都找不到哪兒是盡頭，對(duì)于這樣一個(gè)扁蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，氣球面就是有限而無(wú)邊的東西。現(xiàn)在回到立體世界來(lái)，由于宇宙物質(zhì)的引力作用，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論已經(jīng)證明，我們的三維立體世界在宇宙尺度上也是和氣球面一樣是彎曲的，正因?yàn)闀r(shí)空的彎曲，如果我們有機(jī)會(huì)在宇宙中航行，也一樣會(huì)遇到永遠(yuǎn)走不到盡頭的現(xiàn)象，這就是“宇宙無(wú)邊”最基本的涵義。
宇宙射電，顧名思義就是從宇宙中的天體上發(fā)射出的無(wú)線電波。
無(wú)線電波具有一些光波沒(méi)有的特點(diǎn)，這在探索宇宙奧秘中有特殊的用處。一是它的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光要長(zhǎng)100萬(wàn)倍左右，因而一些宇宙塵埃對(duì)光波說(shuō)來(lái)，是個(gè)龐然大物，可以將光波擋住；而對(duì)無(wú)線電波來(lái)說(shuō)，卻不算太大，無(wú)線電波可以輕而易舉地繞過(guò)這些宇宙塵埃繼續(xù)傳播。無(wú)線電波的另一個(gè)特點(diǎn)是，任何物體不管它的溫度多低，只要在絕對(duì)零度(-273℃)以上就能發(fā)射無(wú)線電波。而物體要能發(fā)出光波，則必須達(dá)到很高的溫度，如果物體的溫度低于2000℃就“看不見(jiàn)”了。在廣闊的宇宙空間，有許多溫度很低的物體，我們雖然看不見(jiàn)它們，但它們都能發(fā)射無(wú)線電波，我們就可以通過(guò)收集、觀測(cè)這些無(wú)線電波來(lái)研究它們。此外，很多天體上由于發(fā)生一些特殊的天體現(xiàn)象，能發(fā)射大量的無(wú)線電波，有的“射電星系”能發(fā)射比我們的銀河系強(qiáng)1000萬(wàn)倍的無(wú)線電波，使我們能在遠(yuǎn)離100億光年的距離上發(fā)現(xiàn)它，而用目前最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，無(wú)論如何是找不到它的。
宇宙線與從天體傳來(lái)的可見(jiàn)光線不同，是一種人眼看不見(jiàn)的射線。
在進(jìn)入地球大氣層以前，這些宇宙線稱(chēng)為原始宇宙線。它們是由各種元素的原子核構(gòu)成的粒子流，其中主要是氫原子核，約占87％；其次是氦原子核，約占12％；此外，還有氧、氮、鐵、鈷、鎳、碳、鋰、鋇、硼等元素的原子核，甚至還有人探測(cè)到含量極少的鈾原子核。
原始宇宙線粒子，它的能量平均比光子大得多，它的速度和光的速度相接近。它們從四面八方闖到地球上來(lái)，在地球大氣邊緣每平方厘米的面積上，每秒鐘大約穿過(guò)1個(gè)原始宇宙線粒子。
原始宇宙線粒子闖進(jìn)地球大氣以后，與空氣分子中的原子核相碰撞，產(chǎn)生電子、正電子、光子、介子、超子等基本粒子，失去了很多能量，這就變成為次級(jí)宇宙線。
1964年，美國(guó)貝爾電話公司年輕的工程師——彭齊亞斯和威爾遜，在調(diào)試他們那巨大的喇叭形天線時(shí)，出乎意料地接收到一種無(wú)線電干擾噪聲。在天空中的任何方向上都能接收到這種噪聲，各個(gè)方向上信號(hào)的強(qiáng)度都一樣，而且歷時(shí)數(shù)月而無(wú)變化。
難道是儀器本身有毛病嗎?或者是棲息在天線上的鴿子引起的?他們把天線拆開(kāi)重新組裝，依然接收到那種無(wú)法解釋的噪聲。
這種噪聲的波長(zhǎng)在微波波段，對(duì)應(yīng)于有效溫度為3.5K的黑體輻射出的電磁波。他們分析后認(rèn)為，這種噪聲肯定不是來(lái)自人造衛(wèi)星，也不可能來(lái)自太陽(yáng)、銀河系或某個(gè)河外星系射電源，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)天線時(shí)，噪聲強(qiáng)度始終不變。
后來(lái)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步測(cè)量和計(jì)算，得出輻射溫度是2.7K，一般稱(chēng)之為3K宇宙微波背景輻射。這一發(fā)現(xiàn)，使許多從事大爆炸宇宙論研究的科學(xué)家們獲得極大的鼓舞。他們認(rèn)為，150億～200億年前宇宙大爆炸后，我們的宇宙從最初的高溫狀態(tài)膨脹到現(xiàn)在，已經(jīng)很冷了，根據(jù)計(jì)算，大爆炸后的殘余輻射量很小，相應(yīng)的溫度大約是6K。而彭齊亞斯和威爾遜等人的觀測(cè)結(jié)果竟與理論預(yù)言的溫度如此接近，正是對(duì)大爆炸宇宙論的一個(gè)非常有力的支持!這是繼1929年哈勃發(fā)現(xiàn)星系譜線紅移之后的又一重大的天文發(fā)現(xiàn)。
很早以前，人們就在望遠(yuǎn)鏡里發(fā)現(xiàn)一些會(huì)發(fā)光的像云霧一樣的天體，把它叫做星云。
蟹狀星云
星云可以分為2大類(lèi)：①河外星云，②河內(nèi)星云。雖說(shuō)都叫做星云，可是它們的本質(zhì)卻是完全不同的。
河外星云就是在銀河系外面的星云，更準(zhǔn)確應(yīng)該叫河外星系。它們看上去是小小一個(gè)斑點(diǎn)，實(shí)際上卻和我們的銀河系一樣，是由幾億、幾百億甚至幾千億顆恒星組成的一個(gè)巨大的恒星系統(tǒng)。它們離我們非常遙遠(yuǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)觀測(cè)到的河外星云的總數(shù)已有數(shù)十億個(gè)，可是肉眼能夠看到的只有大、小麥哲倫星云和仙女座星云。仙女座星云離我們約220萬(wàn)光年，如果我們是在那里的某一顆恒星的行星上，用望遠(yuǎn)鏡看銀河系，銀河系也成為一個(gè)小小的、發(fā)光的斑點(diǎn)了。
真正意義上的星云應(yīng)該是在銀河系范圍內(nèi)的星云，它們是由極其稀薄的氣體和塵埃所組成的。
河內(nèi)的星云又可分成彌漫星云和行星狀星云。
彌漫星云的形狀很不規(guī)則，一般沒(méi)有明顯的邊界。它的體積雖然很大，可是密度卻極小。
行星狀星云是一種很有趣的天體，中間有一個(gè)溫度高達(dá)幾萬(wàn)攝氏度的恒星，周?chē)且粋€(gè)發(fā)亮的圓環(huán)。這可能是許多年前恒星在一次爆發(fā)時(shí)拋出的氣體殼層。
新星并不是新誕生的星星，它本來(lái)就是一顆恒星，只是太暗而看不到。所謂新星就是恒星的突然爆發(fā)，即恒星的外圍結(jié)構(gòu)以爆炸的方式向外拋射物質(zhì)，使恒星迅速變亮，好像天空中誕生了一顆新的星。
新星爆發(fā)時(shí)，恒星一下子膨脹了幾千倍，亮度突然增加9個(gè)星等以上。當(dāng)光度達(dá)到極大時(shí)，膨脹著的氣殼以500～2000千米／秒的速度離開(kāi)恒星。當(dāng)氣殼向外拋射、逐漸散開(kāi)并消失時(shí)，新星亮度便逐漸減弱，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月甚至幾年后才恢復(fù)到原來(lái)的亮度。天文學(xué)家通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，新星在爆發(fā)前和爆發(fā)后的亮度基本上一致。新星爆發(fā)后，一般只損失整個(gè)恒星質(zhì)量的0.01％~0.1％。由此可見(jiàn)，新星既不是新誕生的恒星，也不是恒星的末日。
爆發(fā)不只一次的新星稱(chēng)為再發(fā)新星，已發(fā)現(xiàn)的這種新星數(shù)量并不多，目前已知的再發(fā)新星僅約10顆。近年有理論認(rèn)為，新星屬于密近雙星，即非常接近并互相繞轉(zhuǎn)的一對(duì)星。在它們的演化過(guò)程中，其中一顆星變成體積龐大、密度較低和顏色發(fā)紅的紅巨星，另一顆星演變成體積小、密度大、溫度較低的熱矮星。在引力作用下，溫度較高的紅巨星氣體流向熱矮星，被熱矮星吸引過(guò)來(lái)的物質(zhì)很不穩(wěn)定，集聚的熱量一旦達(dá)到引起熱核反應(yīng)的溫度，便發(fā)生熱核爆炸，熱矮星成了新星。從現(xiàn)代天文學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)新星已不是什么了不起的事了，因?yàn)閱螁挝覀冏约旱倪@個(gè)銀河系內(nèi)，一年中有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)好幾十顆新星。
白矮星并不是某一顆星的名字，而是某一類(lèi)星的名字。就像我們?nèi)嗽谝簧斜环譃樯倌辍⒅心?、老年幾個(gè)階段一樣，天文學(xué)家把恒星的一生也分為早年、中年和晚年三個(gè)階段，而白矮星就屬于晚年恒星這一階段中的一類(lèi)。
別看白矮星已經(jīng)到了老年，同樣兩顆白矮星的年齡可以相差幾億年，這是由于恒星壽命的長(zhǎng)短差別造成的。比如說(shuō)，有的恒星壽命在幾十億年以上，而有的只能“活”幾千萬(wàn)年。因此，同樣兩顆已3000萬(wàn)歲的恒星，如果一顆的壽命是幾十億年，那么它還算是相當(dāng)年輕的；可是對(duì)于壽命是幾千萬(wàn)年的恒星來(lái)講，它既然已有3000萬(wàn)歲，那么它離“死亡”之期就不遠(yuǎn)了。
白矮星的“白”與“矮”兩個(gè)字就是這種恒星的最好寫(xiě)照。白，說(shuō)明它的溫度高。太陽(yáng)的表面溫度約有6000℃，但白矮星的表面溫度比太陽(yáng)還要高，約有1萬(wàn)℃，發(fā)出白顏色的光。矮，說(shuō)明它的個(gè)兒小，也就是體積小。一般的白矮星體積同地球不相上下，還不到太陽(yáng)體積的1/100萬(wàn)。
天狼星
冬季的東南方天空，我們能看到一顆全天最亮的恒星，名字叫天狼星。在它旁邊有一顆眼睛看不見(jiàn)的小星星圍著它旋轉(zhuǎn)，這顆小星星被叫做天狼伴星，它就是人們?cè)?862年最先發(fā)現(xiàn)的一顆白矮星。別看它和我們地球差不多大小，密度可大得驚大，它身上像黃豆大小的一塊東西，就足足有1000多千克!
目前，像這樣個(gè)兒小、體重又大的白矮星已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了1000多顆。其實(shí)在我們銀河系里，白矮星絕不止這么些，只是由于它們個(gè)子小，不容易被發(fā)現(xiàn)罷了。
據(jù)我國(guó)史書(shū)記載，北宋年間，人們?cè)谔炜罩邪l(fā)現(xiàn)一顆客星，在白天都能看見(jiàn)，這種情況持續(xù)了23天。經(jīng)科學(xué)研究證明，所謂客星，是1054年發(fā)生的一次超新星爆發(fā)。著名天文學(xué)家?jiàn)W爾特確認(rèn)，位于金牛座的蟹狀星云就是這次超新星爆發(fā)后的拋出物，并稱(chēng)之為超新星遺跡。1969年，天文學(xué)家根據(jù)蟹狀星云發(fā)出的α射線和β射線輻射，在其中心部分發(fā)現(xiàn)了一顆脈沖星，而脈沖星正是理論預(yù)言的一種致密、高速自轉(zhuǎn)的天體——中子星，這一連串發(fā)現(xiàn)引起科學(xué)界的極大關(guān)注。
根據(jù)恒星演化理論，當(dāng)一顆恒星演化到最后階段，它的核心部分的核能源已消耗殆盡，這時(shí)，恒星將發(fā)生塌縮并由此引起恒星大爆炸，拋出大量物質(zhì)，形成一個(gè)高速向外膨脹的氣殼。恒星塌縮后，原來(lái)的恒星不復(fù)存在，而形成一個(gè)致密天體，由于原來(lái)恒星質(zhì)量大小不同，會(huì)形成黑洞、中子星或白矮星。因此，1054年的超新星爆發(fā)與現(xiàn)代恒星演化理論完全一致，它是人類(lèi)觀測(cè)到的一次恒星毀滅的全過(guò)程。超新星爆發(fā)時(shí)，恒星亮度會(huì)增強(qiáng)幾千萬(wàn)倍甚至上億倍。
多少世紀(jì)以來(lái)，人們都已經(jīng)習(xí)慣了用肉眼或者用肉眼通過(guò)望遠(yuǎn)鏡來(lái)看星星。用科學(xué)的語(yǔ)言說(shuō)，就是用可見(jiàn)光來(lái)觀測(cè)天體。這是由于我們?nèi)祟?lèi)的眼睛，只能直接看到可見(jiàn)光波，對(duì)于其他的電磁波，我們只能用儀器間接去探測(cè)了。
如果一顆天體，它的溫度低到4000℃以下，那么它發(fā)出的光線，將是又紅又暗。這好比一塊鐵，剛開(kāi)始燒時(shí)，它不發(fā)亮，只發(fā)熱；溫度逐漸上升，就越來(lái)越紅；溫度再升高，就變亮變白，白中還發(fā)藍(lán)光。當(dāng)它重新冷下來(lái)，又漸漸變紅，最后失去亮光。一些正在誕生的恒星，或衰老到快死亡的恒星，就像鐵塊剛加熱和重新冷卻的過(guò)程那樣，它們發(fā)出暗淡的紅光或大量的紅外線。它們躲在宇宙的深處，幾乎不發(fā)出可見(jiàn)光波，這些星星就叫紅外星。
還有一些星星，它們被厚厚的星際塵埃和云霧包圍著，使原來(lái)又熱又亮的星星變得又紅又暗。有的塵埃甚至完全擋住了星星的可見(jiàn)光，并從被它們包圍住的星星里吸收熱量，自己重新放出紅外線。像這些帶著塵埃外殼的星星，也被稱(chēng)為紅外星。
可惜，地球上保護(hù)著我們生命的大氣層，卻成了天文學(xué)家進(jìn)行天文研究的障礙。大氣層吸收了大量的紅外線，為觀測(cè)這些紅外星，人們只好把儀器用飛機(jī)、氣球、火箭或者人造衛(wèi)星送到大氣層外去觀測(cè)。
蟹狀星云脈沖星
1967年秋天，英國(guó)劍橋大學(xué)天文學(xué)系年輕的女研究生貝爾和她的老師休伊什教授，在天文觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種奇特的無(wú)線電脈沖信號(hào)。信號(hào)的脈沖周期極短，只有1.337秒，而且周期非常穩(wěn)定，其準(zhǔn)確性超過(guò)了當(dāng)時(shí)地球上的任何鐘表。這個(gè)無(wú)線電脈沖源在天球上的運(yùn)動(dòng)和其他恒星一樣，也是東升西落，由此可以推斷出它在太空中的位置是恒定的。
隨后天文學(xué)家在天空的各個(gè)方向發(fā)現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)脈沖源，那么，這究竟是一種什么樣的天體呢?這么快而又穩(wěn)定的周期不可能是由天體相互繞轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，也不會(huì)來(lái)自天體自身周期性的膨脹與收縮。因此，唯一的可能是與天體的自轉(zhuǎn)有關(guān)。然而，如果是這樣的話，這是一種一秒鐘就要旋轉(zhuǎn)一周或更快的天體，那么它的體積一定不會(huì)很大，否則，它必然會(huì)在離心力的作用下很快瓦解。而且這種天體的無(wú)線電輻射一定要有很強(qiáng)的方向性，這樣才會(huì)隨天體的轉(zhuǎn)動(dòng)形成脈沖，很可能在這種天體上有很強(qiáng)的磁場(chǎng)……噢!原來(lái)是它，天文學(xué)家們恍然大悟，想起了30多年前理論上預(yù)言的中子星。也就是說(shuō)，這是一種快速自轉(zhuǎn)的中子星，也叫脈沖星。
我們知道，物質(zhì)通常是由各種原子構(gòu)成的，而原子又是由原子核和繞其運(yùn)動(dòng)的電子組成。原子核是非常致密的，由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子緊密結(jié)合而成。1932年，英國(guó)物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)中子以后，前蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道就大膽地預(yù)言了宇宙中可能存在一種星球，是直接由中子組成的。30多年后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了脈沖星，并確認(rèn)它就是中子星，從而證實(shí)了這一天才的預(yù)言。
中子星是一種非常致密的天體，它自身的萬(wàn)有引力可將相當(dāng)于1個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)壓縮在半徑僅僅為10千米的球體內(nèi)。也就是說(shuō)，一匙中子星的質(zhì)量差不多相當(dāng)于地球上一座大山的質(zhì)量。那么，這樣一種奇特的天體是如何形成的呢?一般認(rèn)為，在大質(zhì)量恒星的“晚年”，會(huì)有一次可怕的超新星爆發(fā)，原來(lái)星球中的大部分物質(zhì)被拋射到宇宙空間，剩下的物質(zhì)急劇收縮，在星體內(nèi)部產(chǎn)生了極大壓力，把原子的外層電子擠到原子核內(nèi)，核內(nèi)的質(zhì)子與電子結(jié)合，形成異常緊密的中子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。如此說(shuō)來(lái)，中子星原來(lái)是小得可憐的、密集的、沒(méi)有生氣的星體殘骸。
如果用天文望遠(yuǎn)鏡觀察星空，你會(huì)發(fā)現(xiàn)天空中有許許多多成雙成對(duì)的恒星，它們彼此的位置靠得很近，顯得十分“親密”。我們把這種位置靠得很近的兩顆恒星稱(chēng)為雙星?？梢哉f(shuō)，天上的恒星也喜歡成對(duì)結(jié)伙，“單身族”并不占優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，同樣是雙星，情況也各不相同。有的是一顆恒星繞另一顆恒星運(yùn)動(dòng)，依靠萬(wàn)有引力相互維系，這叫物理雙星；有的雙星則僅僅是投影關(guān)系，看起來(lái)靠得很近，實(shí)際上相距甚遠(yuǎn)，沒(méi)有物理聯(lián)系，可謂“貌合神離”，這叫光學(xué)雙星。
我們通常所說(shuō)的雙星指的是物理雙星。對(duì)于不同的物理雙星來(lái)說(shuō)，它們兩顆子星之間的距離差別也可以很大。比如有一種“密近雙星”，兩顆子星彼此靠得非常近，可算是恒星世界的“鐵哥們”，它們之間可以發(fā)生一些復(fù)雜的相互作用過(guò)程，產(chǎn)生潮汐影響，甚至?xí)霈F(xiàn)氣體物質(zhì)從一個(gè)子星流向另一個(gè)子星的現(xiàn)象。
夜空里有許多著名的雙星。比如，天狼星、南門(mén)二、南河三、北河二、心宿二、角宿一等都是雙星。其中天狼星又屬目視雙星，也就是通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡才能看到它們的雙星關(guān)系。繞天狼星運(yùn)動(dòng)的伴星是一顆白矮星。“角宿一”則屬分光雙星，即只有通過(guò)分析光譜線變化才能確知它們是雙星，而用望遠(yuǎn)鏡目視觀測(cè)是分辨不出來(lái)的。
通常，天文學(xué)家把恒星數(shù)少于10顆的星群稱(chēng)作聚星，而恒星數(shù)超過(guò)10顆并且具有物理聯(lián)系的星群就稱(chēng)為星團(tuán)，它們都是通過(guò)萬(wàn)有引力而吸引在一起的。
半人馬座ω球狀星團(tuán)
星團(tuán)內(nèi)的恒星數(shù)目懸殊不等，可能有幾十、幾百乃至幾十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)顆。根據(jù)星團(tuán)所包含的星數(shù)、形狀及其在銀河系中的分布位置，又分成疏散星團(tuán)、球狀星團(tuán)2大類(lèi)。
顧名思義，疏散星團(tuán)的星數(shù)較少，一般有幾十到上千顆，形狀大多很不規(guī)則，形成結(jié)構(gòu)松散的星際“聯(lián)盟”，星齡比較年輕。疏散星團(tuán)的另一個(gè)特點(diǎn)是它們多數(shù)集中分布在銀道面的附近，由此也叫銀河星團(tuán)。
球狀星團(tuán)由成千上萬(wàn)，甚至幾十萬(wàn)顆恒星組成，外貌呈球形，是一個(gè)名副其實(shí)的大“星球”。它的中心部分恒星非常密集，甚至用天文望遠(yuǎn)鏡都難以將單個(gè)恒星分辨出來(lái)。球狀星團(tuán)里大多是些年老的恒星，它們?cè)趶V袤深寂的宇宙中已度過(guò)近100億年的漫長(zhǎng)時(shí)光。球狀星團(tuán)的空間分布比較彌散，主要散布在巨大的銀暈之中。
幾十年以前，科學(xué)家們根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的理論研究，預(yù)言了一種叫做“黑洞”的天體。顧名思義，黑洞可能是一個(gè)看起來(lái)黑洞洞的漩渦狀天體。那么，黑洞到底是什么樣子的呢?
黑洞是一種非常奇怪的天體。它的體積很小，而密度卻極大，每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。假如從黑洞上取來(lái)小米粒那樣大小一塊物質(zhì)，就得用幾萬(wàn)艘萬(wàn)噸輪船一齊拖才能拖得動(dòng)它。如果使太陽(yáng)變成一個(gè)黑洞，那么它的半徑就得收縮至不到3千米。
因?yàn)楹诙吹拿芏却?，所以它的引力也特別強(qiáng)大。大家都知道，由于地球的引力，踢出去的足球還會(huì)落到地球上。而速度很大的人造衛(wèi)星，就能夠克服地球的引力作用飛到太空去遨游。黑洞的情況和地球可就不太一樣了，黑洞的引力極其強(qiáng)大，黑洞內(nèi)部所有的物質(zhì)，包括速度最快的光都逃脫不掉黑洞的巨大引力。不僅如此，它還能把周?chē)墓夂推渌镔|(zhì)吸引過(guò)來(lái)。黑洞就像一個(gè)無(wú)底洞，任何東西到了它那兒，就不用想再“爬”出來(lái)了。給它們命名為“黑洞”是再形象不過(guò)了。
20世紀(jì)50年代，天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)宇宙中存在著大量的射電源，即發(fā)出很強(qiáng)的無(wú)線電波的天體。但是，用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)，有不少射電源卻找不到相對(duì)應(yīng)的光學(xué)可見(jiàn)天體。1960年，美國(guó)天文學(xué)家馬修斯和桑德奇利用口徑5米的巨型望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)一個(gè)稱(chēng)為“3C48”的射電源對(duì)應(yīng)于一顆16等的暗星，其紫外輻射很強(qiáng)，光譜中有一些“莫名其妙”的發(fā)射線。2年后，在澳大利亞有人發(fā)現(xiàn)另一射電源“3C273”也對(duì)應(yīng)于一顆暗星。1963年，旅美荷蘭天文學(xué)家施密特拍攝了這顆恒星狀天體的光譜，發(fā)現(xiàn)其中有4條譜線相互之間的關(guān)系很像是氫元素光譜中的4條譜線。這一發(fā)現(xiàn)啟發(fā)了馬修斯等人，他們重新研究了“3C48”的光譜，證實(shí)那些“莫名其妙”的譜線原來(lái)也都是由熟悉的元素產(chǎn)生的，只是這一天體具有0.367的紅移量。人們經(jīng)過(guò)分析研究，判定它們不是銀河系內(nèi)的恒星，而是河外天體。
對(duì)于這種類(lèi)似恒星而并非恒星的天體，人們稱(chēng)它們?yōu)椤邦?lèi)星射電源”。以后，通過(guò)光學(xué)觀測(cè)又發(fā)現(xiàn)了一些在照相底片上具有類(lèi)似恒星的點(diǎn)狀像，在它們的光譜中，發(fā)射線也有很大紅移，但不發(fā)出射電波，稱(chēng)之為“藍(lán)星體”。藍(lán)星體與類(lèi)星射電源統(tǒng)稱(chēng)為“類(lèi)星體”。
迄今用大型望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)的星系總數(shù)已超過(guò)千億個(gè)。有趣的是，這些“龐然大物”在宇宙空間中的分布并不像是一盤(pán)散沙，而是進(jìn)一步聚集成一種規(guī)模更大的天體系統(tǒng)，稱(chēng)為星系團(tuán)。而且，星系的這種“群居”習(xí)慣比恒星更甚，絕大部分星系(至少85％以上)都是出現(xiàn)在星系團(tuán)中的。當(dāng)然，這樣的“部落”大小不一，包含的星系個(gè)數(shù)相差極為懸殊。小的只有十幾個(gè)或幾十個(gè)，也稱(chēng)為星系群，比如我們銀河系所在的本星系群。多的可以有幾千個(gè)，甚至上萬(wàn)個(gè)成員星系，比如后發(fā)星系團(tuán)。像這樣的大“部落”一般都有一個(gè)或幾個(gè)“首領(lǐng)”——巨橢圓星系，它位于星系團(tuán)的中央，四周聚集著它的“親信”——橢圓星系或透鏡星系，而漩渦星系和不規(guī)則星系則散布在更加外圍的區(qū)域。通常，這些星系“部落”在空間分布上也會(huì)三五成群，形成“群落”，這就是所謂的超星系團(tuán)了。
以前，人們一直認(rèn)為大麥哲倫星云是離我們最近的星系。但是，1975年科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在與我們銀河中心相反著的方向上，有一個(gè)很小的星系。根據(jù)計(jì)算，它的距離為55000光年，只有大麥哲倫星云的1/3，是目前已知的離我們最近的星系。與最近的恒星叫比鄰星一樣，人們也把它稱(chēng)為“比鄰星系”。由于它的光度很暗，肉眼是無(wú)法看到的。
這個(gè)星系的質(zhì)量很“輕”，還不到100萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，與我們銀河系的質(zhì)量——1400億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量相比，銀河系要比它重14萬(wàn)倍，恐怕也是最小的星系了。
除我們的太陽(yáng)之外，其他恒星周?chē)欠褚泊嬖谥行悄?這是個(gè)非常有趣的問(wèn)題，它直接關(guān)系到其他天體上有沒(méi)有可能存在生命的問(wèn)題。這是因?yàn)樯豢赡苌嬖谀切﹪@恒星旋轉(zhuǎn)，并且具備生存條件的行星上。
真正發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外行星的歷史是從1995年開(kāi)始的，這年的10月，兩位瑞士天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)“飛馬座51號(hào)”星周?chē)嬖谥活w行星類(lèi)天體，它被命名為“飛馬51B”。3個(gè)月后，兩位美國(guó)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)“室女座70號(hào)”星和“大熊座47號(hào)”星周?chē)泊嬖谛行穷?lèi)天體，它們分別被稱(chēng)為“室女70B”和“大熊47B”。從那時(shí)起到現(xiàn)在，被確認(rèn)為是太陽(yáng)系外行星的天體，至少已找到了10顆以上，可說(shuō)是碩果累累。一個(gè)非常值得注意的情況是：這些被認(rèn)為是行星的天體，比我們?cè)认胂蟮囊獜?fù)雜得多，它們有的表面溫度比較高，有的繞主星的軌道偏心率比較大?？梢钥隙ǎ@樣的行星上是不可能存在生命的。
具有重要意義的是，在離我們太陽(yáng)系不算遠(yuǎn)的地方，也存在著類(lèi)似于我們太陽(yáng)系這樣的“太陽(yáng)系”。因此，我們不難想象，光是在銀河系中，就可能存在著為數(shù)眾多的“太陽(yáng)系”。
近代天文學(xué)告訴我們，太陽(yáng)系不是銀河系內(nèi)唯一的行星系。例如，在太陽(yáng)附近，半徑為17光年的空間內(nèi)，共有60顆恒星，在它們中間，帶有行星系的估計(jì)不會(huì)少于10顆。
凡是行星系都能有人存在嗎?不。先決條件是作為行星系中心的天體是個(gè)什么樣的恒星。如果中央星是個(gè)時(shí)而寧?kù)o、時(shí)而爆發(fā)的變星就不行，它一發(fā)“脾氣”，不僅行星上的人受不了，就是行星本身也難保不燒化。要是中央星是周期膨脹和收縮的變星也不行，忽冷忽熱的“太陽(yáng)”，行星上的生命是難以適應(yīng)的。表面溫度高達(dá)1萬(wàn)℃以上的熱星也不行，它的紫外線輻射太厲害，一切生命都無(wú)法生存。中央天體如果是相距很近的雙星，那更不行，天上有兩個(gè)“太陽(yáng)”雖然壯觀，要是有行星系的話，行星的公轉(zhuǎn)軌道不是圓形的，而是一條十分復(fù)雜的曲線。行星時(shí)而接近兩個(gè)太陽(yáng)，烤得表面都熔化了；時(shí)而又跑到遙遠(yuǎn)的天邊，成了酷冷的世界。溫度變化范圍那么大，怎么能住人呢?看來(lái)，只有類(lèi)似太陽(yáng)那樣“穩(wěn)定”的恒星，才具有得天獨(dú)厚的條件，被它的行星所歡迎。天文學(xué)家把這種恒星叫做太陽(yáng)型恒星。
盡管條件這樣苛刻，限制這樣嚴(yán)格，但在銀河系中，具有合乎住人條件的行星系的太陽(yáng)型恒星，還是可能有百萬(wàn)個(gè)之多，其中有些應(yīng)該存在文明世界，但這需要人類(lèi)去驗(yàn)證。
夜晚，我們看到天空中閃閃發(fā)光的點(diǎn)點(diǎn)繁星，很自然會(huì)想，在星星之間的宇宙空間里有什么?是一無(wú)所有的真空嗎?在過(guò)去相
星際空間模擬圖
當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，天文學(xué)家們確認(rèn)為星星之間是空的，那里沒(méi)有恒星和氣體。實(shí)際上，星際空間中并不是一無(wú)所有的真空，而是充斥著大量的氣體和塵埃，叫星際物質(zhì)。它們非常稀薄，幾乎就是我們地面實(shí)驗(yàn)室中的“真空”。每立方厘米中僅有十幾個(gè)原子，然而我們呼吸到的空氣，每立方厘米中卻有多達(dá)3000億億個(gè)原子。星際物質(zhì)的溫度還不到50K，其中絕大多數(shù)是氫和氦，有微乎其微的塵埃微粒。此外在星際空間里，還發(fā)現(xiàn)有幾十種不同的有機(jī)分子，有的還相當(dāng)復(fù)雜，例如有由9個(gè)原子甚至11個(gè)原子構(gòu)成的大有機(jī)分子。
可見(jiàn)，星際空間不是一無(wú)所有的真空，而是形形色色、豐富多彩的“大千世界”。
本身能發(fā)光發(fā)熱的天體，我們稱(chēng)為恒星。天上的恒星千千萬(wàn)萬(wàn)，看上去除了亮度和顏色有些差異之外，好像都一樣，只是些閃閃發(fā)光的星球而已。現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這許許多多的恒星的物理狀態(tài)、年齡……是各不相同的。有的才剛形成，處于幼兒時(shí)代，有的處于青壯年時(shí)期，當(dāng)然也有的星處于風(fēng)燭殘年。恒星的一生是極其漫長(zhǎng)的，如太陽(yáng)的壽命就有100億年。人類(lèi)的幾千年文明史還不到恒星生命史的1/10000，因此，要想觀測(cè)研究一顆恒星的起源和演化似乎是根本不可能的。但是，我們可以通過(guò)觀察不同年齡的眾多恒星去推測(cè)恒星一生經(jīng)歷，就好像我們看到樹(shù)苗、參天大樹(shù)、種籽以及腐爛的樹(shù)干等就可推斷出“種籽發(fā)芽抽技，長(zhǎng)成樹(shù)苗，樹(shù)苗長(zhǎng)成參天大樹(shù)，最后大樹(shù)衰老死亡變成腐爛的樹(shù)干”這樣一部樹(shù)木的生命史。
由此可見(jiàn)，恒星也是有生有死的，不是永恒的。
1908年6月30日上午7時(shí)許，在俄國(guó)西伯利亞中部通古斯地區(qū)，一個(gè)比太陽(yáng)還要耀眼奪目的火球，呼嘯著從天而降，頃刻之間，一聲炸雷，震耳欲聾。爆炸的巨響傳到千里之外，發(fā)出的沖擊波把方圓100千米內(nèi)所有房屋的門(mén)窗玻璃震壞，甚至遠(yuǎn)在三五百千米之外的人畜，也被突然一擊打倒在地。2000多平方千米的森林樹(shù)木轟然倒下，大火使周?chē)蔀橐黄雇痢Ｊ澜缟纤械牡卣饍x都記錄下一段異乎尋常的曲線。
這是20世紀(jì)初，也是人類(lèi)有史以來(lái)“親眼目睹”的最大的一次“爆炸”。
究竟是什么東西在通古斯爆炸了呢?
1958年，前蘇聯(lián)科學(xué)家對(duì)出事地點(diǎn)進(jìn)行了考察。終于發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)土壤中含有鐵質(zhì)隕星塵微粒，其中含有7％～10％的鎳，而地球上鐵礦中的鎳含量最高也不會(huì)超過(guò)3％。后來(lái)，別的考察隊(duì)又從當(dāng)?shù)卣訚苫夷嗤林邪l(fā)現(xiàn)了一些玻璃隕體、金屬顆粒、硅化物顆粒和很小的金剛石顆粒，而這些物質(zhì)正是彗星或小行星等行星際小天體的典型化學(xué)成分。從而證實(shí)通古斯事件的“肇事者”可能是某顆彗星的碎片，或者說(shuō)是一顆小行星，它的直徑約100米，質(zhì)量在100萬(wàn)噸以上。當(dāng)它以30千米／秒的速度撞入地球，因與地球大氣劇烈作用，溫度升高到幾千攝氏度乃至上萬(wàn)攝氏度而發(fā)生爆炸，造成了震驚世界的通古斯事件。由于爆炸發(fā)生在高空，因而就沒(méi)有在地面上留下隕星坑。
大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為，我們所能看見(jiàn)的宇宙，只是整個(gè)宇宙的一部分。真正的宇宙，要比我們所看見(jiàn)的大得多。但是究竟有多大呢?是不是永無(wú)止境呢?還是在某處有一個(gè)盡頭呢?如果確實(shí)有這樣一個(gè)界限的話，這個(gè)界限之外又是什么呢?
天文學(xué)家認(rèn)為，答案可能就在宇宙自身的本性中。依據(jù)現(xiàn)在的理論，宇宙繞著它自己形成一個(gè)曲線，也就是說(shuō)，永遠(yuǎn)不可能有“宇宙之外”的地方，因?yàn)闊o(wú)論你怎么走，都還是會(huì)繞著這個(gè)曲線再回到原處。
天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙彎曲的弧度很特別，不像地球曲線那么簡(jiǎn)單。既無(wú)法在紙上畫(huà)出來(lái)，也無(wú)法以模型表示出(但是卻可以用非常復(fù)雜的數(shù)字計(jì)算出來(lái))。正如我們可以不斷地沿著地球表面飛行，而永遠(yuǎn)不離開(kāi)地球表面一樣，我們也可以在太空中飛行無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，但是卻無(wú)法飛出太空之外。
現(xiàn)代天文學(xué)告訴我們，我們生活在一個(gè)膨脹的宇宙中，相隔遙遠(yuǎn)的星系之間的距離在與時(shí)俱增，而且相互遠(yuǎn)離的速度與它們之間的距離成正比。我們的宇宙會(huì)永遠(yuǎn)膨脹下去嗎?會(huì)不會(huì)有一天膨脹會(huì)停止下來(lái)呢?我們的宇宙的最終結(jié)局會(huì)是怎樣呢?
廣義相對(duì)論告訴我們，如果宇宙中有足夠的物質(zhì)，那么引力場(chǎng)就會(huì)強(qiáng)到使我們的宇宙時(shí)空彎曲像個(gè)球，宇宙膨脹最終會(huì)停止下來(lái)，而開(kāi)始收縮，我們的宇宙將變成一個(gè)坍縮的宇宙。如果宇宙物質(zhì)總量不夠多，引力不夠強(qiáng)，不足以阻止宇宙繼續(xù)膨脹下去，這時(shí)宇宙就是雙曲空間而無(wú)限延伸。怎么衡量宇宙物質(zhì)的多少呢?人們用宇宙物質(zhì)的平均密度來(lái)表示。決定宇宙是繼續(xù)膨脹下去還是最終會(huì)停止下來(lái)的一個(gè)關(guān)鍵性的平均密度值，叫作臨界密度，它等于4.7×10-27千克／米3。宇宙物質(zhì)的平均密度比臨界密度大一點(diǎn)，我們的宇宙就是封閉的，就是說(shuō)，在遙遠(yuǎn)的某個(gè)時(shí)候，膨脹就會(huì)終止，而開(kāi)始收縮；相反，如果我們的宇宙的物質(zhì)平均密度比臨界密度小一點(diǎn)，宇宙就是開(kāi)放的，就是說(shuō)、宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去，越來(lái)越冷寂、越來(lái)越空虛。
不過(guò)，有人認(rèn)為，我們的宇宙中有許多看不見(jiàn)的天體，如黑洞、黑矮星等，此外，根據(jù)基本粒子理論推測(cè)宇宙中還有一些前所未知的基本粒子如引力微子、光微子、軸子等，它們質(zhì)量雖小，數(shù)量卻很大。如果把這些物質(zhì)計(jì)算進(jìn)來(lái)，字宙物質(zhì)的平均密度就會(huì)超過(guò)臨界密度，因而，在遙遠(yuǎn)的將來(lái)，我們的宇宙就會(huì)停止膨脹，在引力作用下收縮起來(lái)。究竟如何，目前還不能作出肯定的回答。
天文學(xué)家用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，除了我們這條銀河之外還有數(shù)百萬(wàn)個(gè)銀河。就我們所知道的，銀河基本上可分3類(lèi)。螺旋形的(像我們這座銀河)稱(chēng)為漩渦銀河。距離我們最近的漩渦銀河，大約有200萬(wàn)光年。
銀河系概貌
就我們所觀察到的，最亮的銀河中大約有17％是橢圓銀河，像是延長(zhǎng)的圈圈。這種銀河大部分由恒星所組成，塵?；驓怏w似乎很少，甚至根本沒(méi)有。有些銀河稱(chēng)為不規(guī)則銀河，這些銀河里有恒星、塵埃和氣體。距離我們最近的兩個(gè)銀河，便是不規(guī)則的銀河。
也有一些小的銀河，叫做小銀河。最小的一個(gè)只有幾百光年的寬度，其內(nèi)只有幾千顆恒星。在宇宙里，小銀河的數(shù)量或許比大銀河的數(shù)量還要多。銀河與銀河之間有幾十萬(wàn)光年的距離。銀河通常以成群的狀態(tài)出現(xiàn)。每一群都包括10個(gè)或10個(gè)以上的大星群與小星群。
離我們這座銀河最遠(yuǎn)的銀河，目前可以觀察到的，大約有數(shù)億億光年之遠(yuǎn)，有一些銀河離我們太遠(yuǎn)，遠(yuǎn)得無(wú)法想象。因此，要問(wèn)宇宙里究竟有多少個(gè)銀河，這個(gè)答案可能永遠(yuǎn)是個(gè)謎。
銀河系的結(jié)構(gòu)主要可分為銀盤(pán)(包括旋臂)、核球、銀暈，以及外圍的銀冕等部分。
銀盤(pán)是銀河系的主體，它的外形呈扁盤(pán)狀，集中了銀河系內(nèi)的大多數(shù)恒星和星云，銀盤(pán)的直徑約為8萬(wàn)光年，中間部分較厚，厚度約6000多光年，周?chē)饾u變薄，到太陽(yáng)附近便只剩1/2厚度了。由于巨大的銀河系本身也有自轉(zhuǎn)，銀盤(pán)中的億萬(wàn)顆星球環(huán)繞銀河系中心浩浩蕩蕩地作著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從銀盤(pán)中心向外彎曲伸展出4條旋臂，看上去猶如急流中的漩渦。
銀河系的中央部分是一個(gè)恒星分布相當(dāng)致密的核球，直徑1.2萬(wàn)~1.5萬(wàn)光年，略呈橢球形狀。由于大量的星云和氣體塵埃的阻擋，對(duì)核球方向的天文觀測(cè)十分困難，所以，人們至今對(duì)它知之甚少，但可以肯定，核球內(nèi)的恒星分布是十分密集的。
銀暈是在銀盤(pán)外圍由稀疏的恒星和星際介質(zhì)組成的一個(gè)巨大包層，它的體積至少是銀盤(pán)的50多倍，但質(zhì)量卻只占銀河系的
1/10。
銀冕是20世紀(jì)70年代中期才被發(fā)現(xiàn)的，屬于銀河系的最外圍，它的范圍可遠(yuǎn)及50多萬(wàn)光年以外，比銀河系的主體部分要大得多。但銀冕內(nèi)基本上沒(méi)有恒星，全由極稀薄的氣體組成，所以不易準(zhǔn)確地測(cè)定它的真正范圍。
銀河并不是什么天上的河流，而是一個(gè)由1000多億顆恒星密集組成的盤(pán)狀的恒星系統(tǒng)，而我們太陽(yáng)系本身就處在這個(gè)系統(tǒng)之中。我們從太陽(yáng)系向周?chē)慈ィ@個(gè)恒星系統(tǒng)的盤(pán)狀部分就呈現(xiàn)為一條帶形天區(qū)，在這塊天區(qū)的恒星投影最為密集。而由于距離遙遠(yuǎn)，肉眼未能把密集的恒星分辨出來(lái)，便把它看作一條發(fā)亮的光帶，這就是我們看到的銀河。這個(gè)龐大的恒星系統(tǒng)也由銀河得名，稱(chēng)為銀河系。所以，銀河和銀河系是兩個(gè)不同的概念。
如果說(shuō)銀河系是一個(gè)巨大的“星城”，那么宇宙間是否僅此一個(gè)“孤城”呢?不是的。在廣袤無(wú)垠、浩瀚遼闊的宇宙空間，還有許許多多像我們銀河系一樣的“星城”，叫做河外星系，簡(jiǎn)稱(chēng)星系?，F(xiàn)在已經(jīng)觀測(cè)到的河外星系的總數(shù)已有數(shù)十億個(gè)，它們?nèi)缤|闊的宇宙海洋中星羅棋布的島嶼，故也被稱(chēng)為“宇宙島”。
哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝到的河外星系
同銀河系一樣，河外星系也是由10億至數(shù)千億顆恒星，以及星云和星際物質(zhì)組成的。星系的形態(tài)大體上可以分為3類(lèi)：①橢圓星系，外形呈正圓形或橢圓形，中心亮，邊緣漸暗。②漩渦星系，一般都有一個(gè)橢球狀的比較明亮的中央核，從核中伸出2條或多條如蚊香般盤(pán)旋著的臂，稱(chēng)為旋臂。一部分漩渦星系的核心宛如一個(gè)棒狀物，也稱(chēng)棒旋星系。③不規(guī)則星系，沒(méi)有明顯的核心和旋臂，外形很不規(guī)則，看不出旋轉(zhuǎn)的對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)。
從1885年起，人們就在仙女座大星云里陸陸續(xù)續(xù)地發(fā)現(xiàn)了許多新星，從而推斷出仙女座星云不是通常一團(tuán)被動(dòng)地反射光線的塵埃氣體云，而一定是由許許多多恒星構(gòu)成的系統(tǒng)，而且恒星的數(shù)目一定極大，這樣才有可能在它們中間出現(xiàn)那么多的新星。如果假設(shè)這些新星最亮?xí)r候的亮度和銀河系中其他新星的亮度是一樣的，那么就可以大致推斷出仙女座大星云離我們十分遙遠(yuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們已知的銀河系的范圍。但是，由于用這種方法推測(cè)出來(lái)的距離很不可靠，因此也引起了爭(zhēng)議。直到1924年，美國(guó)天文學(xué)家哈勃用當(dāng)時(shí)世界上最大的2.5米口徑望遠(yuǎn)鏡，在仙女座大星云的邊緣找到了被稱(chēng)為“量天尺”的造父變星，利用造父變星的光變周期和光度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，才定出仙女座星云的準(zhǔn)確距離為220萬(wàn)光年，證明它確實(shí)是遠(yuǎn)在銀河系之外，也像銀河系一樣，是一個(gè)巨大而獨(dú)立的恒星集團(tuán)?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)找到了數(shù)十億個(gè)這樣的恒星集團(tuán)，并將它們統(tǒng)稱(chēng)為河外星系，簡(jiǎn)稱(chēng)星系。
迄今人類(lèi)所能觀測(cè)到的宇宙空間里，彌散分布著數(shù)十億個(gè)星系。每個(gè)星系平均由近1000億顆恒星，以及彌漫于星際間的氣體和塵埃所組成，每顆恒星都可能是和我們的太陽(yáng)一樣的天體。而我們太陽(yáng)所在的銀河系只是那千億個(gè)星系中的普通一員，如同宇宙汪洋中的一個(gè)小島。這就是宇宙島概念的由來(lái)。
人類(lèi)把河外星系視作“宇宙島”的觀念，可以追溯到18世紀(jì)中葉?？档略凇蹲匀煌ㄊ泛吞祗w論》一書(shū)中，就曾明確提出“廣大無(wú)邊的宇宙”之中有“數(shù)量無(wú)限的世界和星系”的概念。并猜想，人們觀測(cè)到的星空中的一些云霧狀天體，可能就是像銀河系一樣由星群構(gòu)成的“宇宙島”，只是由于距離太遠(yuǎn)而不能分辨出單顆的恒星。那么這些云霧狀“星云”究竟是在銀河系之內(nèi)還是之外呢?準(zhǔn)確測(cè)定它們的距離就成為驗(yàn)證這種理論猜想的關(guān)鍵。
直到1924年，美國(guó)著名天文學(xué)家哈勃，通過(guò)照相觀測(cè)發(fā)現(xiàn)仙女座大星云中的造父變星，從而較準(zhǔn)確地推算出仙女座大星云與我們的距離，結(jié)果證實(shí)它遠(yuǎn)在銀河系之外，是類(lèi)似我們銀河系的恒星系統(tǒng)。于是，繼地球、太陽(yáng)之后，銀河系也失去了在宇宙中的任何特殊的中心地位了。這是20世紀(jì)天文學(xué)上最重大的發(fā)現(xiàn)之一。從此，人類(lèi)的視野超越了銀河系的疆界，進(jìn)入更為廣闊的空間。
小麥哲倫云
河外星系也像銀河系一樣，里面有著數(shù)以十億計(jì)的恒星。由于它們遠(yuǎn)在銀河系之外，所以我們稱(chēng)之為河外星系。
大麥哲倫云位于南天劍魚(yú)和山案兩星座的交界處，簡(jiǎn)稱(chēng)大麥云。它相當(dāng)于12個(gè)滿月并列在一起那么長(zhǎng)，與我們的距離為16萬(wàn)光年，是離我們最近的河外星系。
小麥哲倫云是最早被確認(rèn)為河外星系的近鄰星系之一，1912年，天文學(xué)家利用其中的造父變星作為“量天尺”，測(cè)定它的距離為19萬(wàn)光年。它位于南天的杜鵑座，簡(jiǎn)稱(chēng)小麥云，看上去長(zhǎng)約4°。大小麥哲倫云在空間彼此相距約5.4萬(wàn)光年。
大、小麥哲倫云是已知河外星系中離我們最近的兩個(gè)，可以說(shuō)就在我們銀河系的“家”門(mén)口。不僅如此，它們還與銀河系有著物理上的聯(lián)系，一起組成一個(gè)三重星系。
20世紀(jì)70年代，人們有了射電望遠(yuǎn)鏡，天文觀測(cè)的視野更加廣闊，可以看到離我們100億光年遠(yuǎn)的星系，并發(fā)現(xiàn)了宇宙中存在著千姿百態(tài)、形狀各異的星系。它們有的如漩渦，有的如棒槌，還有的呈不規(guī)則的形狀。
自從太空望遠(yuǎn)鏡——哈勃望遠(yuǎn)鏡上天之后，它帶給我們?cè)S多遙遠(yuǎn)星系的信息。1998年10月，哈勃望遠(yuǎn)鏡朝著比以前更遠(yuǎn)的空間和時(shí)間望去，發(fā)現(xiàn)了有可能存在的120億光年外的星系。這些星系是在宇宙剛誕生后不久形成的。
時(shí)光飛逝，進(jìn)入了20世紀(jì)末，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使我們擁有了一種叫“亞毫米共用輻射熱測(cè)定儀陣列”的新型攝像儀，它使我們能更加深入地搜索遙遠(yuǎn)的宇宙空間并拍攝下它們的圖像，清晰地分辨出掩藏在宇宙塵埃后面的星系。
不久前，在美國(guó)夏威夷凱克天文臺(tái)工作的科學(xué)家向世界宣布，他們?cè)谑遗亲较?，距地?40億光年的地方，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極暗的星系，這是人類(lèi)目前所發(fā)現(xiàn)的距地球最遠(yuǎn)的天體。
晴夜，仰望天空，星光閃爍，但亮度各異。所謂亮度，就是我們?cè)趩挝幻娣e上每秒鐘所接收的恒星的光能量。天文學(xué)上則用“視星等”來(lái)表示。2000多年前，希臘天文學(xué)家喜帕恰斯把肉眼所看到的恒星按亮度分成6等，天上最亮的20顆恒星定為1等星，肉眼剛剛能看見(jiàn)的恒星定為6等星。星越亮，星等數(shù)越小。
望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以后，星等系統(tǒng)又推廣到更微弱的恒星。以后又補(bǔ)充規(guī)定，星等相差5等，亮度比為100倍。因此，星等數(shù)減少1，亮度增強(qiáng)=2.512倍。現(xiàn)在用最大的望遠(yuǎn)鏡，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間露光，已可拍攝到暗達(dá)23.1等的恒星，這相當(dāng)于3萬(wàn)千米外的一支燭光的亮度。
為適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的需要，星等又推廣到小數(shù)和負(fù)數(shù)，如“織女星”的星等為-0.04，“河鼓二”(牛郎星)為0.77，“北極星”為2.3，“大角星”為-0.06，“老人星”為-0.73。恒星中最亮的是“天狼星”，它的星等為-1.45。當(dāng)然月亮和太陽(yáng)比它亮得多，滿月的星等數(shù)為-12.73，太陽(yáng)則相當(dāng)于-26.74等。
以上說(shuō)的，都是恒星的“視亮度”，是地球上人類(lèi)感覺(jué)到的亮度。
天文學(xué)上把亮度會(huì)變化的星稱(chēng)為變星。
變星共分3大類(lèi)：
（1）食變星。實(shí)際上是互相繞轉(zhuǎn)的雙星，當(dāng)較暗的星轉(zhuǎn)到前面擋住較亮的星時(shí)，我們就看到星變暗了；當(dāng)兩顆星互不遮擋時(shí)，看上去就變亮了。這一類(lèi)變星的亮度變化是兩星交會(huì)引起的，恒星本身的物理狀態(tài)沒(méi)有變化，這類(lèi)變星也稱(chēng)為食雙星。
（2）脈動(dòng)變星。它們的亮度周期性地發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō)，光變周期長(zhǎng)的變星亮度變化大，光變周期短的亮度變化小。造父變星是脈動(dòng)變星的一種。天文學(xué)家常用它來(lái)測(cè)定天體的距離。
（3）不規(guī)則變星。它們的亮度變化完全沒(méi)有規(guī)律，或者規(guī)律不十分確定，新星和超新星也屬于這一類(lèi)變星。
現(xiàn)在已經(jīng)知道變星是恒星演化到一定階段的標(biāo)志。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)恒星處于主序星階段時(shí)比較穩(wěn)定，當(dāng)恒星演化到主序星階段之前或之后都會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定性，它的亮度就會(huì)發(fā)生變化，成為變星。
1834年，德國(guó)天文學(xué)家貝塞耳在做恒星位置精密測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)天狼星在天穹上的運(yùn)動(dòng)比較奇怪，它的路徑波浪起伏，而不是沿一條直線均勻地移動(dòng)。當(dāng)時(shí)估計(jì)，一定還有一顆看不見(jiàn)的伴星在旁邊吸引著它。到1862年，美國(guó)光學(xué)家克拉克找到了這顆伴星。根據(jù)所測(cè)得的半徑和質(zhì)量，計(jì)算出它的平均密度竟有175千克/厘米3，比水重10多萬(wàn)倍。這類(lèi)密度大到0.1～10噸/厘米3的恒星叫做“白矮星”。
1967年，人們?cè)谏潆娡h(yuǎn)鏡里偶然地發(fā)現(xiàn)了“脈沖星”。后來(lái)知道，這種脈沖星，就是1932年科學(xué)家已預(yù)言過(guò)的“中子星”。中子星幾乎是由擠在一起的中子組成的，它的直徑僅有20千米左右，而質(zhì)量卻有0.5～2倍太陽(yáng)那么大。由此可見(jiàn)，它的密度約為1億噸/厘米3以上，比白矮星的密度還要大1億倍!
根據(jù)科學(xué)家們的計(jì)算，還有一類(lèi)天體，叫做“黑洞”。黑洞有大有小，小黑洞的密度比中子星還要大，高達(dá)180億噸/厘米3！這簡(jiǎn)直是無(wú)法想象的。
右上是織女星，左下是牛郎星
遙遠(yuǎn)的恒星看得見(jiàn)，摸不著，怎么知道它有多“重”呢?最常用的是根據(jù)雙星的軌道運(yùn)動(dòng)來(lái)求它們的質(zhì)量。此外，也可以根據(jù)其質(zhì)量和光度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái)推算。我們看到的星星中，有許多質(zhì)量比太陽(yáng)大，如牛郎星的質(zhì)量為太陽(yáng)的1.6倍（即1.6M⊙)，織女星為2.4M⊙。
目前已知的質(zhì)量最大的恒星，是HD93256，它的質(zhì)量為23.8萬(wàn)億億億噸，是太陽(yáng)的120倍。它的引力也要比太陽(yáng)大120倍。如果太陽(yáng)的質(zhì)量有HD93250那么大，那么，地球繞太陽(yáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)須得加速到300千米/秒以上，才能不被它吸到肚子里去。
在神奇的恒星世界中，有像太陽(yáng)那樣基本穩(wěn)定不變的正常星，也有像心臟那樣跳動(dòng)的“脈動(dòng)變星”。脈動(dòng)變星的亮度會(huì)作規(guī)律性的變動(dòng)。早在1596年，天文學(xué)家法布里修斯發(fā)現(xiàn)鯨魚(yú)座O(芻藁增二)的亮度起伏變化，并確認(rèn)它是一顆變星。這顆星光極大時(shí)可亮到1.7等，而光極小時(shí)只有10等左右，強(qiáng)弱相差2000多倍，光變周期在320~370天。這是一個(gè)體積很大的深紅色的星，表面有效溫度在1900～2600K(絕對(duì)溫度)，直徑約為太陽(yáng)的300倍，而平均密度只有太陽(yáng)的1/100萬(wàn)，比我們地面上的空氣還輕1000倍!后來(lái)發(fā)現(xiàn)，它還是個(gè)雙星的主星，它的伴星也是一個(gè)變星。
除了會(huì)突然爆發(fā)、變亮的“超新星”和“新星”外，“芻蘗增二”是最早被發(fā)現(xiàn)的變星。
造父變星
事實(shí)上，脈動(dòng)變星包含有很多種類(lèi)型，“芻蘗增二”就是一類(lèi)，這類(lèi)變星叫“長(zhǎng)周期變星”。它的光變周期很長(zhǎng)，可達(dá)幾百天。而有一類(lèi)脈動(dòng)變星的周期卻很短，只有幾小時(shí)，稱(chēng)之為“短周期造父變星”。
為什么它有這個(gè)怪名字呢?因?yàn)樵?780年前后，最早發(fā)現(xiàn)的這一類(lèi)變星是仙王座δ星。在我們中國(guó)，它的星名是“造父一”，故后來(lái)人們把它們稱(chēng)為“造父變星”。
“短周期造父變星”最典型的就是天琴座RR星，它的光變周期只有1.5～12小時(shí)，一個(gè)晚上會(huì)變幾變。當(dāng)然，它的光變量并不大，一般只1～2星等，即2～6倍。目前這類(lèi)星人們已發(fā)現(xiàn)了4000多個(gè)。
仙王座δ星(造父一)是一顆變星，光變周期5.6天?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)這類(lèi)變星將近1000個(gè)，稱(chēng)為“經(jīng)典造父變星”。它們的光變周期大致為1~50天，光變幅度0.1~2等。這類(lèi)恒星的顏色通常呈黃色。
經(jīng)典造父星的光變周期與它的絕對(duì)星等之間存在著固定不變的關(guān)系：即光變周期越長(zhǎng)，其光度（真亮度）也越大。這稱(chēng)之為“周光關(guān)系”。它的重要性在于，只要發(fā)現(xiàn)經(jīng)典造父變星，那么該星或該星所在的恒星集團(tuán)（例如星團(tuán)、星系）的距離便可準(zhǔn)確定出。由于周光關(guān)系既簡(jiǎn)單又精確，至今仍是測(cè)定銀河系內(nèi)一些星團(tuán)以及一近距離星系的距離的一種重要方法。所以造父變星被稱(chēng)為天文學(xué)家的“量天尺”。
“爆發(fā)變星”就是一種亮度突然激烈增強(qiáng)的變星，光變的起因是星體本身的爆發(fā)。超新星是爆發(fā)最劇烈的恒星，因?yàn)楸l(fā)后的恒星大致解體了，所以稱(chēng)為“災(zāi)變變星”。根據(jù)爆發(fā)規(guī)模和程度，爆發(fā)變星有下列幾種：①新星，光度變化超過(guò)9等。②再發(fā)新星，是新星爆發(fā)后，經(jīng)過(guò)數(shù)年或數(shù)十年又發(fā)生爆發(fā)，甚至多次爆發(fā)，光度變化幅度同新星差不多。③矮新星，爆發(fā)規(guī)模較小，一般不超過(guò)6等。④類(lèi)新星，它的特點(diǎn)是爆發(fā)次數(shù)比較頻繁。
此外，金牛座T型星、耀星也是爆發(fā)變星。1924年、1940年、1945年，人們?cè)啻斡^測(cè)到一些又小又暗的恒星，在幾分鐘的短時(shí)間里，突然比以前亮6倍左右，持續(xù)約半小時(shí)，又慢慢地恢復(fù)到原狀。當(dāng)時(shí)都未加以重視。直到1948年發(fā)現(xiàn)鯨魚(yú)座UV星突然耀變，才重視起來(lái)。現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)400多顆耀星。它們的亮度小，約為13等，發(fā)亮?xí)r增加6等左右，是最暗的爆發(fā)變星。
在人類(lèi)有史以來(lái)所記錄的銀河系的超新星中，最亮的要數(shù)1054年爆發(fā)的金牛座中的那顆超新星了。
對(duì)這次超新星爆發(fā)，我國(guó)古書(shū)《宋會(huì)要》記錄得最為完整、詳實(shí)。我們?yōu)橛羞@樣光輝的古代文化而自豪。記錄告訴我們，公元1054年7月4日凌晨4點(diǎn)左右，在金牛座突然發(fā)現(xiàn)一顆超新星。雖然天已破曉，仍是光芒四射，猶如太白金星，甚至白天都依稀可見(jiàn)。這種情況一直持續(xù)了23天。以后雖然逐漸暗下來(lái)，但在晚上仍可用肉眼看到，如是又持續(xù)了1年余(620天)，到1056年4月6日才觀測(cè)不到它。這真是天文史上一大奇觀。
銀河系在近1000年中有超新星爆發(fā)記錄的還有另外3次，它們是：1006年超新星、1572年超新星(又名第谷超新星)及1604年超新星(又名開(kāi)普勒超新星)。
獵戶座
在壯麗的獵戶星座中央，有一個(gè)肉眼看來(lái)模糊的斑點(diǎn)，它就是著名的獵戶座大星云。宇宙中能用肉眼看到的星云只有這一個(gè)，其他星云需用望遠(yuǎn)鏡才能看到。該星云離我們約1500光年。它是一個(gè)巨大的彌漫星云，估計(jì)直徑達(dá)300光年，但只有直徑約25光年的一小部分為星光照亮而被我們看到。
星云比恒星要稀薄得多，它形狀不規(guī)則，邊界不明顯。獵戶座大星云內(nèi)每立方厘米大約包含300個(gè)原子，而地面上的空氣中每立方厘米有1000億億個(gè)分子，比它密3億億倍。盡管這樣稀薄，由于它范圍很大，只要受到近旁熾熱恒星的照耀，仍然是可見(jiàn)的，稱(chēng)為“亮星云”。這個(gè)星云的體積約為7000立方光年，包含1060個(gè)原子，總質(zhì)量相當(dāng)于1500個(gè)太陽(yáng)。
銀河系由上千億顆恒星組成。在恒星之間，也不是絕對(duì)的空虛，那里也有物質(zhì)，包括星際氣體、星際塵埃，統(tǒng)稱(chēng)為“星際物質(zhì)”。它的密度非常小，平均每立方厘米只有1個(gè)原子，重量只有0.000000000000000000000001克。像地球大小的一團(tuán)星際物質(zhì)，只有1千克重。這種密度是地球上實(shí)驗(yàn)室中遠(yuǎn)未達(dá)到的真空力(目前地球上實(shí)驗(yàn)室的真空，相當(dāng)于32000個(gè)原子/厘米3)。
星際物質(zhì)雖然如此稀薄，但如果把分布在整個(gè)銀河系中的星際物質(zhì)加起來(lái)，卻又大得驚人，約為太陽(yáng)質(zhì)量的140億倍，總共有27.8萬(wàn)億億億億噸，約占銀河系質(zhì)量的1/10。
地球如果沒(méi)有大氣，則太陽(yáng)的紫外輻射、宇宙間的高能射線將會(huì)使一切生靈涂炭，因?yàn)橛钪嫔渚€將擊碎各種復(fù)雜的有機(jī)分子!
在星際空間，極高能量的宇宙射線橫沖直撞，無(wú)阻無(wú)擋，所以過(guò)去人們總以為那里充其量只有一些電離了的、失去電子的氫原子。
然而人們發(fā)現(xiàn)星際空間不僅有大量的未電離的氫分子，還有不少有機(jī)分子，甚至還組成了分子云。
目前已經(jīng)知道的有61種不同的分子，組成這些分子的是氫、碳、氮、氧、硫、硅、鈉等元素。最復(fù)雜、最重的星際分子是一種叫氰基辛四炔的有機(jī)物，分子量為123。它的分子式為HC9N，其中有9個(gè)碳原子、1個(gè)氫原子、1個(gè)氮原子。
用肉眼能看到的離我們最近的星系是大麥哲倫星云。
公元1519～1522年，葡萄牙航海家麥哲倫進(jìn)行了人類(lèi)首次環(huán)球航行。在他到達(dá)南半球時(shí)，發(fā)現(xiàn)天空有2團(tuán)亮的星云，一個(gè)較大，一個(gè)較小，后來(lái)就分別取名為大、小麥哲倫星云。經(jīng)過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，它們實(shí)際上都是河外星系。大麥哲倫星云離我們只有16.9萬(wàn)光年。
大麥哲倫星云在南天的劍魚(yú)座內(nèi)，離南天極只有20°，角大小為21°×19°，實(shí)際大小只有銀河系的1/4，質(zhì)量只有銀河系質(zhì)量的1/10。大麥哲倫星云屬于不規(guī)則星系，因?yàn)樗x我們很近，所以是天文學(xué)家的“座上賓”。它中間有不少變星、星團(tuán)等天體，因而知道它的年齡只有10億年左右。
由于麥哲倫星云在南天，我國(guó)只有在緯度較低的海南島以南的地區(qū)才能看到它。
如果不借助望遠(yuǎn)鏡，人的眼睛能看到的最遠(yuǎn)的天體是什么?是仙女座大星云。它的目視星等是3.5等。
早先，人們測(cè)得仙女座大星云的距離是80萬(wàn)光年，實(shí)際上當(dāng)時(shí)的“尺子”刻度不對(duì)，現(xiàn)在認(rèn)為實(shí)際距離有220萬(wàn)光年。如果化成千米數(shù)，那就要在2后面加19個(gè)零，為2000億億千米。與最近的恒星比鄰星相比，要遠(yuǎn)上52萬(wàn)倍。也就是說(shuō)，如果比鄰星和我們只相距1米，那么，仙女座大星云離我們就有520千米。
肉眼能見(jiàn)到的河外星系是極少的，一共只有3個(gè)：大麥哲倫星云、小麥哲倫星云和仙女座大星云。生活在北半球上的人，則只能看見(jiàn)這個(gè)著名的仙女座大星云。
已知質(zhì)量最大的星系是M87(NGC4486)，它的質(zhì)量大約等于27萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，幾乎比我們的銀河系還重200倍。M87屬橢圓星系，為E型，在室女座。
同時(shí)，這個(gè)質(zhì)量最大的星系也是一個(gè)很強(qiáng)的無(wú)線電星系，它在無(wú)線電波段的輻射功率，在天體中也是名列前茅的。它的核有異常劇烈的活動(dòng)。在該星系的西北方向有長(zhǎng)串“噴流”從星系核中噴出。這種噴流不僅在光學(xué)上能見(jiàn)到，并且在無(wú)線電波段及X射線波段都已經(jīng)測(cè)量到。這每一塊物質(zhì)本身就足以形成一個(gè)獨(dú)立的星系。這種大規(guī)模的噴射現(xiàn)象，真可稱(chēng)為宇宙中的壯觀。
天體與僅僅發(fā)可見(jiàn)光的電燈不一樣，除了能發(fā)出可見(jiàn)光、紫外光、紅外光外，還會(huì)發(fā)出無(wú)線電波——射電波、X射線、γ射線等。對(duì)于那些能發(fā)出很強(qiáng)無(wú)線電波的星系，天文上稱(chēng)之為射電星系。
許多射電星系的光并不強(qiáng)，可射電卻很強(qiáng)。對(duì)于這樣的星系，一般望遠(yuǎn)鏡是“視而不見(jiàn)”的，只能用射電望遠(yuǎn)鏡——像雷達(dá)那樣一類(lèi)的儀器才可發(fā)現(xiàn)和研究它們。
發(fā)現(xiàn)最早(1946年)和射電最強(qiáng)的星系是天鵝座A。它發(fā)出的射電功率達(dá)10億億億億千瓦，比太陽(yáng)光的功率大300億倍。銀河系的射電是1000億億億千瓦，只有它的1/100萬(wàn)。
天鵝座A距我們有10億光年的距離，大小約35萬(wàn)光年。奇怪的是它的無(wú)線電波“發(fā)射臺(tái)”主要位在遠(yuǎn)離星系的兩端，而與星系相合的位置上倒只有一個(gè)弱“發(fā)射臺(tái)”。在它的中心，用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可看到一個(gè)形態(tài)特殊的星系，20世紀(jì)60年代初，人們還誤認(rèn)為是兩個(gè)星系相互碰撞!
許多星系都有一個(gè)較密集的中心部分——星系核。星系核一般活動(dòng)性都相當(dāng)強(qiáng)，其中以大熊座(即北斗星座)的NGC3034星系核爆發(fā)的景象最為壯觀。
NGC3034距我們約1300萬(wàn)光年，它的爆發(fā)是星系核爆發(fā)中能量最大的。爆發(fā)所產(chǎn)生的噴射物以1000千米/秒的高速度一直延伸到離中心14000光年的遠(yuǎn)處。它爆發(fā)的能量，單單從紅外波段輻射的能量就高達(dá)2000億億億億千瓦/秒，而我們的太陽(yáng)輻射的總能量還不到1000萬(wàn)億億千瓦/秒。也就是說(shuō)，NGC3034單就紅外波段的輻射就比5000億個(gè)太陽(yáng)的輻射能量還多，甚至比我們整個(gè)銀河系所有波段的輻射總量還大得多。
我們?cè)購(gòu)牧硗獾慕嵌葋?lái)描述這么巨大的能量。假若這個(gè)星系核從形成到現(xiàn)在都以這樣的規(guī)模進(jìn)行著劇烈的爆發(fā)，那么它已輻射的能量高達(dá)1056爾格。這比猛烈的超新星爆發(fā)還要強(qiáng)烈?guī)装偃f(wàn)倍，而一顆超新星爆發(fā)就能放出相當(dāng)于幾十億億億顆氫彈爆炸時(shí)所放出的能量。由此可想象出NGC3034爆發(fā)的能量是多么巨大!
如果把光譜線紅移確認(rèn)為是視向速度造成的，而且也承認(rèn)從觀測(cè)事實(shí)中建立起來(lái)的“哈勃定理”：視向速度越大的星系離我們?cè)竭h(yuǎn)，這樣就可認(rèn)為類(lèi)星體都是十分遙遠(yuǎn)的天體，因?yàn)樗募t移值一般都比河外星系大得多。
目前已知紅移最大的類(lèi)星體是PKS2000-330。據(jù)測(cè)定，它的紅移值相對(duì)應(yīng)的視向速度竟達(dá)0.92°，3C273兩個(gè)輻射部分的分離，正以27.5萬(wàn)千米/秒的速度離我們而去。它與我們的距離在160億光年左右。
物體的速度達(dá)到27萬(wàn)千米/秒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不少難以置信的奇特現(xiàn)象。如在這個(gè)類(lèi)星體上，所有的鐘將走得很慢(我們的鐘走1小時(shí)，它只走26分鐘)，而所有的尺子則會(huì)縮短同樣的倍數(shù)……這就是所謂的“相對(duì)論效應(yīng)”。
1960年第一個(gè)被研究的類(lèi)星體是3C48。在照相底片上，它同一個(gè)16等的恒星像差不多，比肉眼能看到的最暗的星要暗1萬(wàn)倍。1963年，對(duì)另一個(gè)強(qiáng)射電源3C273的譜線再次分析后，天文學(xué)家施米特認(rèn)出了3C273的譜線乃是地球上所熟知的一些元素(氫、氧、氮等)所產(chǎn)生的，只不過(guò)是譜線都向紅端移動(dòng)了(天文上稱(chēng)之為譜線紅移)。
那么，哪一個(gè)作為最早發(fā)現(xiàn)的類(lèi)星體，是3C48呢?還是后來(lái)居前的3C273呢?在光學(xué)上的仔細(xì)研究，倒是3C48在前，但當(dāng)時(shí)未能判斷出它作為類(lèi)星體的一個(gè)主要標(biāo)志——大紅移的性質(zhì)；3C273雖則研究在后，但從它的譜線中卻首先揭示出未識(shí)譜線乃是大紅移的結(jié)果，從而人們又結(jié)識(shí)了一類(lèi)新型天體。在介紹了這段有關(guān)發(fā)現(xiàn)類(lèi)星體的有趣歷史后，在3C48和3C273中到底哪一個(gè)算是最早發(fā)現(xiàn)的類(lèi)星體，就請(qǐng)讀者給以公正的評(píng)定吧。
隨著射電天文觀測(cè)儀器的發(fā)展和技術(shù)方法的提高，除了測(cè)得3C273的無(wú)線電輻射流變化外，還從1977~1980年的資料中分析出這個(gè)類(lèi)星體的結(jié)構(gòu)也在變化。這種變化的情況是它的兩個(gè)輻射部分在互相分離著。假若認(rèn)為類(lèi)星體3C273的距離也能像普通星系那樣從紅移算出的話，那么在上述3年的觀測(cè)中，3C273的這兩個(gè)輻射成分已分離得很遠(yuǎn)了，這樣用分離的距離除以分離的時(shí)間可算出它們分離的速度，這速度竟高達(dá)290萬(wàn)千米/秒，是光速的9.6倍。像這一類(lèi)看起來(lái)是超光速運(yùn)動(dòng)的天體，還有射電星系3C120、類(lèi)星體3C345等其他7個(gè)宇宙射電源。它們的一些輻射部分分別以光速的2~9倍的范圍內(nèi)在分離著。
像這種高速的分離在地球?qū)嶒?yàn)室中是不允許存在的。因此天文學(xué)家想了多種辦法去解釋?zhuān)瑔?wèn)題還在深入討論之中。
仙女座大星云
銀河系有一個(gè)較密集的核。其他的一些星系也有星系核，如前面所提到的仙女座大星云就有一個(gè)較大的橢圓形的核。一般的星系中觀測(cè)到的核只有1個(gè)。雖則天文學(xué)家強(qiáng)烈地期待著發(fā)現(xiàn)雙核的星系，但以前一直未觀測(cè)到。直到1979年4月，由美國(guó)、前蘇聯(lián)、前聯(lián)邦德國(guó)、瑞典四國(guó)射電天文學(xué)家進(jìn)行了聯(lián)合觀測(cè)，才發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)雙核星系。經(jīng)計(jì)算，這個(gè)星系核的總質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的8億倍，它的直徑大于1光年。
星系的分布也與恒星分布相似，有不少是成群成團(tuán)的。兩個(gè)星系在一起叫雙重星系，三個(gè)星系在一起的的叫三重星系，更多的如有成百上千，甚至幾萬(wàn)個(gè)星系分布在較近的區(qū)域，稱(chēng)為星系團(tuán)。星系團(tuán)中最密的是在飛馬座的星系團(tuán)。
在這個(gè)最密的飛馬座星系團(tuán)中，平均在邊長(zhǎng)為100萬(wàn)光年的立方體中有58個(gè)星系，這比我們所觀測(cè)到的宇宙空間中平均的星系密度要密40000倍之多。這個(gè)星系團(tuán)距離我們1.4億光年，直徑達(dá)470萬(wàn)光年。
目前已觀測(cè)到的星系團(tuán)有3000個(gè)左右，其中距我們最近的是室女座星系團(tuán)。它離我們“僅”約6000萬(wàn)光年。它東西橫跨15°，南北延伸40°，占了很大一片天區(qū)，直徑約850萬(wàn)光年。這個(gè)星系團(tuán)也很亮，在249個(gè)最亮星系中，倒有203個(gè)星系是這個(gè)室女星系團(tuán)的成員。這個(gè)星系團(tuán)中一共約包含星系2500個(gè)。
距我們最遠(yuǎn)的星系團(tuán)是3C295所在的星系團(tuán)，它距我們約有50億光年，比室女星系團(tuán)遠(yuǎn)80倍以上。由于它太遠(yuǎn)了，即使用目前最大的望遠(yuǎn)鏡，在照相底片上也僅呈現(xiàn)一些“塵埃”點(diǎn)，要細(xì)看才能分辨出來(lái)。
超星系是1953年法國(guó)天文學(xué)家對(duì)亮的星系做統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。在這個(gè)超星系中約有10萬(wàn)個(gè)星系，它是宇宙中已知的最大的系統(tǒng)。它們大致分布在一個(gè)與銀河互相垂直的大圓環(huán)中，這個(gè)圓環(huán)雖然只占我們所看到的天區(qū)面積的1/10，但所有的亮星系倒有2/3是在這超星系系統(tǒng)中。經(jīng)過(guò)細(xì)致的觀測(cè)，發(fā)覺(jué)這個(gè)星系系統(tǒng)的圓環(huán)相當(dāng)薄，環(huán)的直徑比環(huán)的厚度要大5倍，這種現(xiàn)象在星系團(tuán)中從未發(fā)現(xiàn)過(guò)。這個(gè)超星系的直徑大到2億光年。它的質(zhì)量相當(dāng)于1000萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。
我們的銀河系也是這個(gè)超星系的成員，但不在它的中心，而在離它外緣1000萬(wàn)光年左右的地方。這個(gè)超星系的中心在室女星系團(tuán)中，因此室女系團(tuán)也可看成是這個(gè)超星系的核心。這個(gè)超星系稱(chēng)為本超星系。
恒星在顏色方面各不相同，顏色主要反映它們的表面溫度。太陽(yáng)是一顆黃色的恒星，表面溫度在10000℃左右，顏色呈白色，牛郎星、織女星都是白色的恒星；溫度高達(dá)25000～40000℃時(shí)，恒星的顏色呈藍(lán)色。獵戶座ι(伐三)，是溫度最高的恒星之一，它的表面溫度高達(dá)40000℃以上，是一顆典型的藍(lán)色恒星。
脈沖變星芻藁增二(鯨魚(yú)座O)，是一顆紅色的恒星，它的表面溫度只有2000℃，可算是溫度最低的恒星之一。但即使是這顆最“冷”的恒星，它的表面溫度也足以使黃金和鋼鐵化成液體。至于溫度比它高20多倍的獵戶座ι星，它熱的程度就難以想象了。
目前已測(cè)量了數(shù)以千計(jì)恒星的自轉(zhuǎn)速度。不同類(lèi)型的天體具有不同的自轉(zhuǎn)速度。有一類(lèi)恒星叫“B型發(fā)射星”(以符號(hào)Be表示)，它們赤道上的自轉(zhuǎn)速度最大時(shí)可為630千米/秒。地球上看到的最亮的Be星是波江座α。
現(xiàn)在認(rèn)為脈沖星是快速自轉(zhuǎn)的中子星。有一顆中子星叫PSR0531，其自轉(zhuǎn)周期僅為0.033秒，也就是一秒鐘可轉(zhuǎn)上30圈，它表面上的自轉(zhuǎn)速度竟達(dá)2000千米/秒。
是否有自轉(zhuǎn)速度最小的恒星?現(xiàn)在認(rèn)為，主要集中在銀河系核心的“第Ⅱ星族”這一類(lèi)恒星，恐怕是自轉(zhuǎn)速度最小的恒星，它的表面自轉(zhuǎn)速度平均只有1千米/秒。
風(fēng)馳電掣的列車(chē)在祖國(guó)大地上馳騁。你注意過(guò)嗎?當(dāng)它向你飛奔而來(lái)時(shí)，它的汽笛聲特別尖銳刺耳，而一旦經(jīng)過(guò)你的身旁后，聲調(diào)一下降低了很多。這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為“多普勒效應(yīng)”。它在天文上有著廣泛的用途。
多普勒效應(yīng)不僅會(huì)使聲音變尖(聲波波長(zhǎng)變短)變鈍(波長(zhǎng)變長(zhǎng))，也會(huì)使光的波長(zhǎng)發(fā)生細(xì)微的變化。天文學(xué)家們利用精密的儀器由此測(cè)得了不少恒星的視向速度。
如果恒星遠(yuǎn)離我們而去，則光的波長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，天文上稱(chēng)“紅移”，它的視向速度定為正值。反之，如果恒星在向我們飛來(lái)，則光波長(zhǎng)變短，稱(chēng)為“紫移”，這種視向速度以負(fù)值表示。如牛郎星以26千米/秒的速度飛向太陽(yáng)，便記作-26千米/秒。同樣道理，老人星的視向速度為21千米/秒，表示它以這個(gè)速度在離我們而去。
在向我們飛來(lái)的恒星中，速度最快的是武仙VX星，視向速度值達(dá)-405千米/秒。這樣的速度，從北京飛到南京不到3秒鐘。而在離我們而去的恒星中，最快的是視向速度為543千米/秒的巴納德星,它比一般的飛機(jī)要快幾千倍呢!
從理論上講，每一恒星都應(yīng)有磁場(chǎng)。已發(fā)現(xiàn)了100多顆恒星的磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)10000高斯。有些恒星，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度較小，或者因?yàn)樗l(fā)出的光到達(dá)地球時(shí)已很微弱，或者上述兩種原因兼而有之，因此暫時(shí)還無(wú)法測(cè)出來(lái)。
太陽(yáng)的普遍磁場(chǎng)很弱，只有1～2高斯，而迄今已知的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大的一顆正常恒星是HD215441，它的強(qiáng)度為34400高斯。白矮星的磁場(chǎng)強(qiáng)度比這還要大得多，為10萬(wàn)～1000萬(wàn)高斯。
有人認(rèn)為，恒星的磁場(chǎng)強(qiáng)度與它的平均密度有某種關(guān)系，密度越大，磁場(chǎng)強(qiáng)度也越大。因此中子星的磁場(chǎng)強(qiáng)度比白矮星更大，其強(qiáng)度有1萬(wàn)億～100萬(wàn)億高斯。
星座是人們憑想象而劃分的，因此它們并不均勻，肉眼可見(jiàn)的星數(shù)有多有少，“地盤(pán)”有大有小。全天最大的星座是“長(zhǎng)蛇座”。它宛如一條巨蟒，從東向西綿延102°的天區(qū)(全天區(qū)長(zhǎng)360°)，寬從天赤道北7°到南35°達(dá)42°，面積達(dá)1300平方度，占全天空總面積3.2％!整個(gè)長(zhǎng)蛇座中，亮于5.5等的星有68個(gè)以上。5月夜空，當(dāng)蛇頭從正南方昂起時(shí)，它的蛇尾還隱在東方的地平線之下呢！
恒星和太陽(yáng)一樣，雖然看來(lái)很寧?kù)o安定，但實(shí)際上卻不時(shí)有劇烈的物質(zhì)拋射或爆發(fā)。太陽(yáng)上就常常有相當(dāng)8億顆氫彈的大耀斑發(fā)生。
然而與新星和超新星相比，這簡(jiǎn)直算不了什么。
新星突然爆發(fā)時(shí)會(huì)比太陽(yáng)亮上幾萬(wàn)倍，即相當(dāng)于爆炸千萬(wàn)億億顆氫彈，比太陽(yáng)的耀斑大了幾百萬(wàn)億倍。這樣的爆發(fā)有時(shí)能拋出1個(gè)木星的質(zhì)量(1.9億億億噸)，少說(shuō)也有200萬(wàn)億億噸，比水星、金星、地球和火星四個(gè)行星的總和還大。
在公元前14世紀(jì)，我國(guó)的一片甲骨上已有新星爆發(fā)的最早記載。而中外史上都有記載的，是公元前134年6月爆發(fā)的那顆新星。
不過(guò)最厲害的還是“超新星”爆發(fā)，它的一次爆發(fā)又比新星強(qiáng)10萬(wàn)倍。每次超新星的爆發(fā)簡(jiǎn)直是恒星的大災(zāi)大難，它竟能把1整個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量拋出去。恒星經(jīng)過(guò)這樣一折騰，常常土崩瓦解，進(jìn)入它的晚年階段——變成一顆白矮星或中子星，甚至黑洞。
起初，人們看到脈沖星以極其精確的時(shí)間間隔發(fā)出無(wú)線電脈沖，以為是地球之外的有理智的生物發(fā)來(lái)的電碼，因此把脈沖星叫作“小綠人”。后來(lái)才意識(shí)到，這是一種奇異天體。英國(guó)學(xué)者休伊什在圖書(shū)館查閱大量科學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行深入研究，終于指出這種無(wú)線電脈沖是自轉(zhuǎn)著的中子星發(fā)出的?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有400多顆脈沖星，絕大多數(shù)是發(fā)出無(wú)線電脈沖的射電脈沖星；只有金牛座蟹狀星云中心的脈沖星和船帆座中的脈沖星，不但發(fā)出射電脈沖信號(hào)，還發(fā)出光脈沖信號(hào)。
那么，脈沖星為什么可以以精確的時(shí)間間隔發(fā)出脈沖信號(hào)呢?人們認(rèn)為中子星在快速地自轉(zhuǎn)著。例如，蟹狀星云脈沖星每秒鐘自轉(zhuǎn)30次，還有每秒鐘自轉(zhuǎn)642次的脈沖星(PSR1937+214)。自轉(zhuǎn)軸與中子星的磁軸是傾斜的，帶電粒子能夠沿磁北極和磁南極的方向上向外流出，在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生2束輻射束，當(dāng)中子星自轉(zhuǎn)時(shí)，輻射束就掃過(guò)天空，如果我們正好在輻射束掃到的方向觀看的話，那么每當(dāng)輻射束掃過(guò)時(shí)，我們就看見(jiàn)一次閃光或射電脈沖信號(hào)。這就好像是海上旋轉(zhuǎn)的“燈塔”，因此，這種理論又叫作“燈塔”模型。
每一顆自身發(fā)光的星都是一個(gè)“太陽(yáng)”，像我們的太陽(yáng)一樣。也就是說(shuō)，每顆恒星都是發(fā)熱的氣體的大星球。恒星上非常熱，把一片鋼放上去，會(huì)在彈指之間熔化。
在一個(gè)比較冷的恒星上，物質(zhì)差不多接近流體，有點(diǎn)像熔爐里的熔鐵。有些非常古老而完全冷卻的恒星，物質(zhì)的密度非常大，大約60千克/厘米3，這些恒星被稱(chēng)為“死星球”。
天文學(xué)家利用一種叫作“天文望遠(yuǎn)鏡”的儀器觀察恒星，用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)恒星發(fā)出的光，從中可以知道各星球有些什么物質(zhì)，或溫度的高低等情形。各星球的顏色也不同，有白色、藍(lán)色、黃色和紅色。通過(guò)顏色可判斷這顆星球上存在哪里化學(xué)元素。各星球發(fā)出不同的光譜，表示各星球的溫度不同，由光譜可以確定星球的溫度。
當(dāng)我們晚上仰望天空的時(shí)候，看不出星球之間有多大差別。只是看見(jiàn)有的稍微大一點(diǎn)，或稍微亮一點(diǎn)。而存在于星球間的最大不同，我們卻看不出來(lái)。
恒星分類(lèi)的方法之一是按照星球的光譜。光譜是把光線折射所產(chǎn)生的現(xiàn)象，星球的光譜排列次序是從藍(lán)色到紅色。太陽(yáng)被列為黃色，是中間色。
藍(lán)色的星大、熱而且亮，表面的溫度高達(dá)50000℃以上。太陽(yáng)的亮度中等，表面溫度大約為6000℃。紅色星球被列為冷星球，表面溫度在3000℃以下。所以你會(huì)看見(jiàn)有些恒星特別亮，有些恒星比較暗。
一顆星球的亮度，我們稱(chēng)為光度，光度是測(cè)定星球明暗的單位。如果星球的光度只有6度，除非用望遠(yuǎn)鏡，肉眼是看不見(jiàn)的，1度的星球最明亮，我們已知的這類(lèi)星球大約有20顆。20度的星球最少也有10億顆，不過(guò)這許多星球只有用望遠(yuǎn)鏡才能看得見(jiàn)。
如果我們夜間在遠(yuǎn)離城市照明區(qū)的鄉(xiāng)村仰望天空，就能夠看到大約2000顆恒星。在整個(gè)天空中，有5000~6000顆人們能夠用肉眼看得見(jiàn)的恒星。然而，若通過(guò)高倍望遠(yuǎn)鏡，就可見(jiàn)到數(shù)百萬(wàn)顆恒星。
太陽(yáng)的周?chē)邪舜笮行黔h(huán)繞，所以很有可能其他恒星也有自己的行星。然而，其他恒星距我們非常地遙遠(yuǎn)，以至于它們所擁有的任何行星由于相對(duì)太小，而使人們即使用最高倍望遠(yuǎn)鏡也無(wú)法看到。不過(guò)，探測(cè)到其他恒星附近是否存在非常大的行星是可能的。如果一顆恒星有一個(gè)巨大的行星，那么行星的引力就會(huì)使恒星產(chǎn)生微小的擺動(dòng)，從而可算出小天體的存在。1944年，在名為“天鵝61號(hào)”的天鵝星座，觀測(cè)到了恒星運(yùn)行時(shí)的擺動(dòng)現(xiàn)象。在觀測(cè)這次搖擺中，天文學(xué)家計(jì)算出了這顆行星是木星的15倍。1963年，在一顆叫“巴納德”的恒星附近探測(cè)到了一顆行星，它相當(dāng)于木星的1/2，與我們太陽(yáng)系里的大行星十分相似。據(jù)天文學(xué)家推測(cè)，還有許多帶有行星的恒星未被發(fā)現(xiàn)。
在后發(fā)星系團(tuán)的中部有一個(gè)E型超巨星系M87，也就是NGG4486。在露光時(shí)間較短的照片上，我們可以看到有一發(fā)亮的長(zhǎng)條從它的核心部分延伸出去，顏色很藍(lán)，累積絕對(duì)星等達(dá)到-14等，相當(dāng)于一個(gè)小的星系。在這個(gè)長(zhǎng)條形伸出物的兩端之外還有2個(gè)小的圓形的東西，和長(zhǎng)條成一直線。這3個(gè)客體一定都是由星系的核拋出去的。1967年，又發(fā)現(xiàn)在該星系核的另一邊，和上述三個(gè)拋出物正相反的方向，還有一個(gè)小的拋出物，并且在延長(zhǎng)線上有六七個(gè)星系。這些星系有可能也是由M 87的核所拋出的物質(zhì)形成的。拋出很大的一塊或幾塊物質(zhì)，這是星系核活動(dòng)的一種形式。
星系核活動(dòng)的另一種形式，是朝沿短軸方向拋射物質(zhì)。在大熊座里有一個(gè)不規(guī)則星系M82(即NGG3034)，過(guò)去用混合光(白光)拍照，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)拋射。到1963年，有人改用單色光拍照，用和中性氫氣體所產(chǎn)生的紅色譜線相同波長(zhǎng)的紅光拍照，發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系的核于150萬(wàn)年前發(fā)生過(guò)一次規(guī)模巨大的爆炸。M82星系核以1000千米/秒的速度沿短軸方向拋出了質(zhì)量等于5.6×106太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)，并發(fā)出磁阻尼輻射，成為一個(gè)射電源。類(lèi)似的爆發(fā)在其他一些星系上面也發(fā)現(xiàn)了，有的比M 82更加厲害。例如飛馬座星系團(tuán)里光度最大的星系NGG1275，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)一次比M82還強(qiáng)烈的大爆發(fā)，拋出物質(zhì)的速度超過(guò)3000千米/秒。
銀河系的核今天雖然相當(dāng)平靜，但在演化史上它也曾經(jīng)過(guò)核活動(dòng)厲害的階段。根據(jù)幾方面的觀測(cè)資料判斷，銀核于1300萬(wàn)年前發(fā)生過(guò)一次不算大也不算小的爆炸，在100萬(wàn)年時(shí)間內(nèi)拋出不少物質(zhì)。今天，在離銀道面較遠(yuǎn)處(高銀緯處)觀測(cè)到了好些個(gè)氣云，它們的運(yùn)動(dòng)速度在100千米/秒左右，有的正離開(kāi)銀道面，有的正接近銀道面。這些氣云有可能是銀核在那次爆發(fā)中拋出的，有的還在離開(kāi)核，有的已在落回核。在銀心方向，離銀心約3000秒差距處(離太陽(yáng)7000秒差距)發(fā)現(xiàn)了一團(tuán)物質(zhì)，過(guò)去人們以為它是銀河系的一條旋臂的一部分，由于從太陽(yáng)看來(lái)它在人馬座方向，因而被稱(chēng)為人馬臂?，F(xiàn)在人們認(rèn)為，它不是旋臂，而是于1300萬(wàn)年前銀核爆發(fā)時(shí)拋出的一團(tuán)物質(zhì)，它正好朝太陽(yáng)方向走過(guò)來(lái)，由于速度不大，到現(xiàn)在還沒(méi)走到半路。
聯(lián)系客服
