书城科普仰望深邃
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第14章 宇宙岛(1)

宇宙之中到处都是宇宙岛。人们已知的河外星系约有10亿个。我们的银河系,是如此之多的宇宙岛中的一个。

中国古人诗意地称之为天河、长河、河汉、星汉的银河,那条在古希腊传说中天神宙斯的妻子赫拉乳房里喷涌出来的流动着奶汁的白茫茫的光带,是庞大的天体星系中的一个宇宙岛。

这个宇宙岛至少是由几千亿颗恒星组成的。

18世纪80年代开始,也就是200多年前,赫歇耳想弄清楚“宇宙的构造”,他把这种狂想认真地付诸行动。今天感觉并且体验赫歇耳的此种狂妄之举,仍然可以分享不少快感。你看他完全自由地把星空划分为683个天区,所有的天区与天区之间的边界也都是由他一手划定的。从1784年起,在1083次观测中,他总共计数了683个取样天区中的11.76万颗恒星,并以此为基础构思他认为是“完整的”宇宙图像。赫歇耳发现恒星的数目随着渐近银河而增加,在银河平面上恒星多如恒河之沙。

1785年,赫歇耳多少有点沾沾自喜地绘就了一幅扁而平、太阳居中、轮廓参差不齐的宇宙结构图。100多年后,美国天文学家证实太阳并不占据银河系中心地位。赫歇耳风靡一时的宇宙图像也只是银河系图像,但没有人不认为赫歇耳是伟大而且不朽的。

透过银河,不要让目光被那些发光的星牵住,再穿越外面透明的真空,在遥远的、黑暗的太空中寻觅、发现银河系之外的別的星系的光,并且追问它。这是20世纪天文学的最可自豪的新的探险,也是18世纪后期西方搜寻彗星热的延续。

宇宙之中到处都是宇宙岛。

如是夏夜晴空,只要一抬头就能发现仙女星座中一个暗淡的像月亮大小的发光斑块。我们现在知道了这是一个星系,它从2600亿亿公里处发出光,漫不经心地闪烁在我们眼前。它是一个大小和形状可以看出来的天体,然而它要比任何人造卫星远1000万亿倍,比月亮远几万亿倍,比冥王星远几十亿倍,比肉眼所能看见的最暗的星远1000多倍。人类所见到的仙女星系的光是270万年前离开该星系的,也就是说这光走了270万年才走到我们的视野中。

不过更确切地说,光只是光,穿透、穿越是光的本性,它无意取悦或勾引人们的眼睛。

人们用肉眼看到的和早期望远镜中观测到的星,往往是模模糊糊的白色斑点,如星如雾如云如气,人们希望这是由自己发现的银河系的新成员,又不敢确定,更没有想到这是河外星系,西方人便名之为星云。星云的不确定性是因为人们无法分清远处的星系与近处的尘埃气体云之间的差别,这很让寻找彗星者伤脑筋,并不得不认真对待。法国著名天文学家梅西耶〈1730?1817)每当于晚上登临巴黎拉丁区克鲁尼大酒店的高塔上追寻彗星时,总是提醒自己要把那些星云从脑子里轰走,让真正的彗星闪亮。为此,他把103个让他讨嫌的星云、星团列成表格,以为警惕并随时驱逐。梅西耶先生有所不知,在他身后,银河系附近的不少重要星系至今还用“梅西耶”或“IV!”编号来加以辨认,比如仙女座中的大星系就叫从31。梅西耶以为的星云实际上是星系,尽管梅西耶最不想见到它们,后人还是把荣誉归于梅西耶了。

1750年,英国天文学家赖特曾经突发奇想,认为这些星云中很可能有独立于银河系之外的庞大的恒星系统。

1755年,康德发表了石破天惊的《自然通史和天体论》,提出了他的三个著名假设:太阳系起源的星云假设;银河是一个扁球状的星团,同时还存在着类似银河的“星团天体”;海洋潮汐摩擦会减慢地球旋转的速度。康德认为太阳系所在的庞大的恒星集团银河系不是孤立在宇宙中的,它是茫茫无界的宇宙海洋中的宇宙岛之一。

康德是一个名副其实的天体想像大师,他再一次为18世纪的灿烂的想像增加了堪称为“宇宙流”的一笔。

赫歇耳以观测率先证实了康德宇宙岛的假设,他编成了人类第一个内容广泛的星云表,包含2500个条目。但赫歇耳也发现有的星云分辨不出星星只是荧光气体团块。1845年,爱尔兰天文学家罗斯耗资3万英镑自制成功口径为182厘米的巨大望远镜,这台需四个人才能操纵的笨重之极的望远镜帮助罗斯辨认出了一些云雾状的天体呈漩涡状外形,也证实赫歇耳认为的星云其实是星团。

星云朦胧的19世纪过去了。

20世纪开始的那些年,宇宙岛的呼声日益高涨。

1917年,里奇用他的152厘米望远镜发现了一颗遥远的新星。另一位美国天文学家柯蒂斯受里奇的鼓舞,将旧金山附近利克天文台91厘米反射望远镜所摄的照片找出来重新审阅,也发现了3颗遥远的新星。

柯蒂斯向全世界宣布:包含有不明亮新星的星云是单独的星系,字宙岛证据确凿地存在。不过,当时的天文学界似乎不太情愿接受柯蒂斯提出的大宇宙,一场历史性的争论由此在美国开始。从1917年到1924年,一次接一次的天文学会议,一次接一次的争论,谁也说服不了谁。力主星系学说的加州学者与反对宇宙岛观念的东部学者势不两立,其间以1920年4月24日美国科学院在华盛顿召开的“宇宙的尺度”学术讨论会为最甚。沙普利和柯蒂斯双方就银河系的大小及旋涡星云真相、宇宙岛问题展开了面对面的各不相让的论战,“圆滑的东部人能说会道,顽强的西部人固执己见伯尔格米尼语这就是近代天文学史上著名的宇宙尺度大辩论。

1925年1月1日,这万象更新、一元复始的一天是吉祥的,正在举行中的天文学会议上宣读了加州天文学家哈勃发来的一封信。哈勃没有出席会议,他正用他那一台口径254厘米的巨型反射望远镜,在当时全球最大的威尔逊天文台上再一次搜寻太空。他在致大会同仁的信里宣告:三个星云中各星的象已被分辨清楚,这三个星系都是远离银河系的很远很远的星系。其中哈勃推断仙女座星云距离我们约93万光年现在的说法是225万光年总之它与银河系相去甚远了。

罗素满怀激情地读了哈勃的信,也是哈勃观测成果的论文。

1926年,哈勃发表了题为“作为恒星系统的旋涡星云”的论文。从此天文学界不再争论,哈勃无可争议地成为“星系天文学之父”。哈勃说:

星系是孤立于太空的一个恒星群,它在宇宙中漂移着,有如夏日天空中游动的蜂群。从我们所处的位置〈即星系的某个地方)极目远眺,穿过恒星群,超过其边界,可以一直看到宇宙中遥远的地方。

今天,人们已知的亮于二十星等的河外星系约有2000万个,而亮于或等于二十三星等的河外星系总数可达10亿个以上。我们的银河系,是如此之多的宇宙岛中的一个。可是,为了认识这一切,人们走过的路是何等艰难曲折。现在好了,因为有了哈勃,星系的实际存在一旦被证实,天幕的又一层被轻轻地拉开了,“哗!原来是这样的”。

真正的成功者却来不及惊叹。

哈勃和他的助手、当时被誉为全天文学界最熟练的观测专家赫马森一起,继续探测星空壁垒,由数千光年远的球状星团起,外伸到某种极限,即以300万光年为半径的包含着约20个星系的一个天球体。