书城文化细说万事之谜
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第48章 开启宇宙秘境之门(6)

也有人提出了“双星”说,认为共生星是由一个冷的红巨星和一个热的矮星(密度大而体积相对较小的恒星)组成的双星。但是,当时光学观测所能达到的分辨率不算太高,其他观测手段尚未发展起来,人们通过光学观测和红外测量测不出双星绕共同质心旋转的现象,而这是确定是否为双星的最基本特征之一。

近年来,天文学家用X射线、紫外线、可见光、红外到射电波段对共生星进行了大量观测,积累了许多资料。共生星之谜的帷幕在逐渐揭开。

■ 类星体之谜

类星体因其像恒星但又不是恒星而得名。在望远镜里,它看上去和普通恒星一样,都是一个小小的亮点,但实际上它与恒星有着本质的不同。1960年,美国天文学家桑德奇用当时世界上最先进的望远镜,发现了第一颗类星体。到目前为止,已发现类星体有1万多个。

类星体的最大特点就是它的红移量非常大(“红移”是指元素的谱线都向长波方向移动了一段距离的现象)。根据哈勃总结的规律,红移越大,星系距离我们也就越远。

据观测,绝大多数的类星体都在以每秒几万千米至十几万千米,乃至于27万千米的“疯狂”速度离我们远去,这已经达到了光速的90%。

因此,类星体是人类迄今为止观测到的最遥远的天体,它们大都距地球100亿光年以上。20世纪80年代初期,澳大利亚的天文学家观测到的一个类星体,距离地球竟达200亿光年!

更令人惊讶的是,类星体的直径只有一般星系的十万分之一,甚至百万分之一,还不到1光年,体积类似太阳。尽管个子如此矮小,而光度却比直径约为10万光年的巨星系还要大1000倍!因此它获得了“宇宙灯塔”的称号。璀璨的光芒使我们即使远在100亿光年之外还能观测到它们。这真叫人不可思议!

为什么这么小的体积能产生这么巨大的能量呢?这一问题使科学家大伤脑筋。

现在多数科学家认为,类星体实际上可能是一种活动着的星系核。很多星系的核心区都可能存在一个大质量的黑洞,它吞噬周围物质时会释放出巨大的引力能。这种星系的核心极为明亮,以至于整个星系的光芒都被它掩盖。所以,我们难以看到这个星系中的其他恒星。

一些科学家还认为,我们的银河系就可能是一个类星体,经过若干亿年的进化,最后安定下来,才成为了今天的银河系。

类星体是20世纪60年代著名的天文学四大发现之一。由于所有的类星体都距离我们非常遥远,我们对它的认识也非常肤浅。要想解开类星体之谜,还有待于科学家们的辛勤探索。

■ 围绕恒星运转的小型褐矮星

最近,美国科学家利用美国宇航局的“斯皮策”红外线太空望远镜,发现了一颗环绕恒星作轨道运行的小型褐矮星,并直接获得了它的图像。他们表示,这是人类首次发现此种情景,但这种现象并不孤立。

研究报告的第一作者、美国宾州大学天文学和天体物理学系助理教授凯文·鲁荷曼说,在过去10年多的时间内,采用直接探测的方法,天文学家极其成功地寻找到了那些靠近恒星的行星。借助“斯皮策”红外线太空望远镜的红外探测能力,人们可以直接探测行星系外的温度极低的褐矮星(也称T矮星),甚至探测到大行星。

这颗被发现的T矮星名为“HD3651B”,位于双鱼座,其质量是木星的50倍。被其环绕的恒星质量小于太阳,它的附近还有一颗质量略小于土星的行星。该行星的轨道呈极扁平椭圆形,科学家认为它具有如此轨道的原因是在外围作轨道运行的“HD3651B”的引力。

过去,人们发现太阳系外的行星具有极扁平的轨道,并提出了隐藏在行星系中的其他天体(如T矮星)导致行星轨道呈现极端现象的理论。“斯皮策”红外线太空望远镜此次发现首次为该理论提供了证据。

褐矮星为小恒星,由于它们的质量不够大,因此不能像太阳那样燃烧氢。同时,它们内核温度不够高也不能导致核聚变。其结果是当它们处于“年青”的时候,其表面温度只有数千度,“年迈”时表面温度降低到与行星表面温度相当的程度,因而它们十分暗淡,很难被发现。人类首次明确地发现它们的存在仅仅只是10年前的事。

研究人员表示,在发现“HD3651B”后,他们又接二连三地发现了其他T矮星。如在飞马座发现了“HNPegB”,它的质量为木星的20倍。同该星座中其他年龄达数十亿年的老褐矮星相比,这颗T矮星相当年轻,只有约3亿岁。

■ 超新星中央的神秘天体

最近,天文学家在一个距离我们1万光年的超新星心脏地带,发现了一颗在我们银河系从未看到过的天体。

最初看来,这个天体很像一颗被紧密包裹着的星球的尸体,通常被称为中子星,它被喷射出的星体物质包围着,由超新星爆炸产生。

当通过欧洲宇航局的“XMM-牛顿”X射线望远镜更近地观察发现,从这颗蓝色的点状物体发射出来的强X射线每6.7小时循环一次,这个时间比新产生的中子星要长好几万倍。研究人员说,这种X射线活动方式更多的是在那些数百万年的中子星里面见到。

这颗被叫做“1E161348-5055”,或被简称为1E的天体,正好处在了矩尺座里一个距离我们1万光年的叫做“RCW103”超新星的正中央。天文学家认为,这颗1E神秘天体和这颗超新星是在同一次爆炸中产生的。

和其他的中子星一样,它也由一颗比太阳大10倍的星体释放燃料或者如超新星一样爆炸后形成。这颗叫做1E的天体的宽度大约只有20千米。

对这颗神秘中子星的一种解释就是,它是一颗磁星,一颗奇特的有着超强磁场的中子星。可是,在已知的数十个磁星里面,绝大部分都是每分钟旋转好几次,要比这颗叫做1E的天体快得多。

这种解释还需要进一步地研究。可是,是否存在这样一种情况,那就是这颗磁星的周围被一个碎片圆盘包围着,减慢了这颗中子星的旋转速度。当然这种情形至今还未被观察到过,如果被确信属实,那么这项发现将标志着中子星进化的一个新阶段。

还有一种解释就是,科学家认为,这颗被叫做1E的天体是一个双星系统的一部分,和它一起构成双星系统的还有一颗只有太阳一半或者更少物质的普通的小质量星体。

我们知道这种小质量X射线双星是存在的,但是,他们的年龄通常是这颗叫做1E天体的数百万倍。

虽然有很多解释,但说到底,天文学家还是无法解释这颗1E天体的奇怪活动方式。来自法国的该研究小组的另外一名成员称:“这颗叫做“RCW103”的超新星是个谜,当我们能够解释它的时候,我们一定能获得更多的有关超新星、中子星以及它们进化的信息。”

■ “黑洞”之谜

“黑洞”,顾名思义,是一个“黑”的无底“洞”,它不向外界发射和反射任何光线,没有颜色,测不出温度,看不清形状,无所谓组成……它利用自己强大的引力,贪得无厌地“吸食”四周的一切物质,包括天体,却又不让一点儿物质甚至光线逃离出来。因此,人们又称它为“宇宙陷阱”。

任何物体一旦变成了“黑洞”,就将很难再区分彼此了,因为对“黑洞”而言,许多物理特征、化学性质就不再有意义了,进入“黑洞”的物体彼此间只有三方面不同:质量、角动量及电荷。

也就是说,任何东西一旦进入“黑洞”内,不管原先是飞机也好,房屋也罢,都不会有任何区别,一律变成没有体积、没有形状的“东西”,一起向“黑洞”中的那个奇点飞坠而去,可又永远到不了奇点。

因为按照广义相对论,在“黑洞”中,时间和空间发生了本质性的突变:时间已经凝固,空间却在飞驰而去,即“时空倒置”。可在“黑洞”的外面,却平安无事,一切如常,牛顿定律照样适用。

科学家们认为,“黑洞”是由能量即将衰竭的星体坍缩而形成的。因为它引力极强,连光线也逃不出它的“魔掌”,所以没有人能看到它,人们只是根据它附近恒星所受的影响及物质运动状态来确定它的存在。

至于它内部的状况,则更是一个无法探测的旷世之谜了。

天空中的恒星,一边在无垠的空间释放出巨大的能量和光,同时也在逐渐衰老。它的内部温度逐渐上升,可达到摄氏1亿度,星体渐渐膨大,最后发生剧烈爆炸,气体喷出,这种气体在周围扩散、聚集,产生出新的星体。在原星体的中心部分留下一个白色的小星,白色小星继续缩小,最后成为中子星。

中子星的密度极大,如同直径为140万千米的太阳一样的物质被紧紧地压缩,使它的直径缩小到10千米。它的密度是水的100兆~1000兆倍。

恒星转变为中子星后,当其质量是原来的2~3倍时,它的直径将会缩小1/3,然后突然消失变成“黑洞”。直径缩小了的中子星上,一颗如钢球般大小的物质,质量可达3亿~30亿吨,因此它有巨大的引力,能把周围的小星体和尘埃像旋风一样卷进去。

有些科学家甚至认为,在太阳中可能有一个小“黑洞”,影响着太阳发出的某种射线。

有人提出,人类可以利用“黑洞”制造能量,供人类使用,方法是将某种物质导向“黑洞”,然后收集“黑洞”吸取物质时所发出的引力能量,储存备用。这就像是一个宇宙垃圾箱,投入垃圾,产生能量。

不过,也有一些科学家根本否认“黑洞”的存在。

不管怎样,可以确定的一点是,“黑洞”的观念是20世纪人类注意到的最新奇观念之一,这个问题必将成为21世纪天文学家绞尽脑汁研究的对象。

■ 星际吞噬揭秘

天文学家的观测和研究发现,星球之间也存在着互相吞食、互相残杀的现象。

2002年9月,澳大利亚悉尼大学的研究人员宣称,他们近日发现,一颗巨型恒星接二连三地吞噬了三颗行星,每次吞噬都伴随一次大规模的能量爆发.

该项目负责人阿龙·雷特表示:“过去曾有研究暗示,恒星会以这种方式吞噬行星,但我们认为,这一次我们才真的第一次发现了这种现象。”

这个星体被命名为“V838Monocerotis”,大约距离地球2万光年。2002年1月,这颗星球暂时成为银河系中最亮的一颗星星,比太阳还亮60万倍。

对“V838Monocerotis”发射的光进行分析后显示,1月份这颗星球的亮度达到最大值后就渐渐变暗,但2月初,这颗星球突然又再次变亮,3月份类似的现象第三次出现,每次发亮后面都跟随有亮度减弱但仍然很亮的高峰期。数据还显示,每次变亮都会产生大量的锂和钡,这可能是恒星已经吞噬掉一颗行星的主要特征之一。

雷特和他的同事认为,这是一颗红巨星,它在极短的时间之内就成功地吞噬了三颗相对而言较大的行星,从而使自己的体积变得更大。它吞噬第一颗行星的时间距离吞噬第三颗行星的时间相差仅两个月。

太阳将在大约10亿年后会变成一颗红巨星,届时,太阳将吞噬掉金星和水星,至于地球的命运则不太清楚。雷特表示:“我们的研究显示,一旦一颗行星被吞噬就会伴随一次爆发,然后是下一次的吞噬,这也许意味着地球也将被吞噬,不过地球未来的命运还需要进一步地分析。”

2003年9月27日,美国弗吉尼亚大学发布消息说,银河系仗着自己强大的实力,正在吞食它的弱小邻居人马座矮星系,它把对方拉长、扯裂,然后“吃掉”,就好像吞食面条一样。

■ 行星形成之谜的新发现