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我們處在一個(gè)科學(xué)發(fā)達(dá)的時(shí)代，我們對(duì)身處的宇宙有了一些最基本的認(rèn)識(shí)。雖然這些認(rèn)識(shí)不完善，而且值得懷疑，但卻是人類助繼續(xù)認(rèn)識(shí)宇宙的基石。了解這些知識(shí)，不僅僅能夠增加我們的知識(shí)，也能夠幫助我們轉(zhuǎn)變思考的角度。 天體  什么是天體？辭書是這樣解釋的：天體是宇宙間各種物質(zhì)客體的統(tǒng)稱。包括太陽(yáng)、地球、月亮和其他恒星、衛(wèi)星、著星、流星、宇宙塵埃等。 天體是人們可以看到的。到目前為止，人類目力可及的天體還是少而又少，欲識(shí)廬山真面目，我們還要努力。 人們從未放棄發(fā)現(xiàn)新天體的努力，從古到今，觀測(cè)手段越來(lái)越先進(jìn)，但總有目力不及的地方。人類的技術(shù)能力總是落后于認(rèn)識(shí)能力，只能腳踏實(shí)地，一來(lái)。 據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，有關(guān)“大爆炸”之后出現(xiàn)的最初物體的最新證據(jù)開始讓科學(xué)家們展開了熱烈討論，它們到底會(huì)是什么。研究人員稱，充當(dāng)最初的宇宙“焰火”角色的可能是恒星或是類星體，但是還不確定到底是哪一種。  利用美國(guó)國(guó)家航空航天局斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡，研究人員分析了來(lái)自太空深處的紅外線輻射。他們首先將前景中新生星系的明亮圖像去除掉，以便發(fā)現(xiàn)古老的背景光芒。這些研究人員在紅外線背景輻射中發(fā)現(xiàn)了一些色塊，他們相信這些色塊來(lái)自于“大爆炸”后的最初物體。卡什林斯基博士說(shuō)：“觀測(cè)這些宇宙紅外線背景輻射就像是在一個(gè)明亮的城市中欣賞遠(yuǎn)處的焰火?！毖芯咳藛T說(shuō)他們將把早期恒星發(fā)射出的光線分離出來(lái)。  同時(shí)，他們也指出，發(fā)出光芒的早期物體也可能是一些類星體一大型黑洞，它們消耗掉大量的氣體與碎片并重新以強(qiáng)烈的能量爆發(fā)形式噴發(fā)出物質(zhì)。 卡什林斯基博士稱，“我們無(wú)法說(shuō)明‘火焰’中的每一個(gè)火花，我們只能夠看到大型的結(jié)構(gòu)和它們的光芒。”澳大利亞國(guó)立大學(xué)的天體物理學(xué)家米歇爾·貝塞爾教授指出，這是因?yàn)樗麄內(nèi)狈哂凶銐蚍直媛实膬x器。他指出，科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)我們可以看到宇宙最早的恒星形成時(shí)期的景象，這是非常令人興奮的。但是，重要的問(wèn)題是我們到底在看什么物體。貝塞爾稱，“如果遙遠(yuǎn)的‘焰火’是類星體的話，那么這意味著最初的恒星會(huì)形成得更早一些。類星體是星系的中心，而星系被認(rèn)為是在最初的恒星形成的較晚階段才形成的。”天文學(xué)家認(rèn)為，在宇宙早期，恒星變得非常之大，因?yàn)樗麄儼俚慕饘俪煞??？ㄊ擦炙够┦考捌鋱F(tuán)隊(duì)稱，如果他們看到的是恒星的話，這些恒星必定極其明亮，體積將超過(guò)我們太陽(yáng)的一千倍。 卡什林斯基博士的問(wèn)題是：“最大的恒星能是什么樣呢·”找到答案將是十分令人興奮的事情。貝塞爾指出，下一代的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡或是“平方千米望遠(yuǎn)鏡陣列”將有助于破解這些遙遠(yuǎn)目標(biāo)的真相。  宇宙  宇宙，是我們所在的空間，“宇”字的本義就是指上下四方。地球是我們的家園，而地球僅是太陽(yáng)系的第三顆行星。而太陽(yáng)系又僅僅定居于銀河系巨大旋臂的一側(cè)，而銀河系，在宇宙所有星系中，也許很不起眼……這一切，組成了我們的宇宙。宇宙，是所有天體共同的家園；宇宙，又是我們所在的時(shí)間?！爸妗钡谋疽饩褪侵腹磐駚?lái)。因?yàn)?，我們的宇宙不是從?lái)就有的，它也有著誕生和成長(zhǎng)的過(guò)程?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，我們的宇宙大概形成于200億年以前。在一次無(wú)比壯觀的大爆炸中，我們的宇宙誕生了?。ㄟ@就是著名的“大爆炸”理論。）宇宙一經(jīng)形成，就在不停地運(yùn)動(dòng)著?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙正在膨脹著，星體之間的距離越來(lái)越大。宇宙的明天會(huì)怎樣？許多的科學(xué)家正為此辛勤工作著。這也許永遠(yuǎn)是一個(gè)謎，一個(gè)令人無(wú)限神往的謎。 黑洞  “黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個(gè)“大黑窟窿”，其實(shí)不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場(chǎng)是如此之強(qiáng)，就連光也不能逃脫出來(lái)。 根據(jù)廣義相對(duì)論，引力場(chǎng)將使時(shí)空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時(shí)，它的引力場(chǎng)對(duì)時(shí)空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點(diǎn)發(fā)的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對(duì)周圍的時(shí)空彎曲作用就越大，朝某些角度發(fā)出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。 等恒星的半徑小到一特定值（天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”）時(shí)，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時(shí)，恒星就變成了黑洞。說(shuō)它“黑”，是指它就像宇宙中的無(wú)底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，似乎就再不能逃出。實(shí)際上真正的黑洞是“隱形”的。 那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實(shí)，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來(lái)的。  當(dāng)一顆恒星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料（氫），由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來(lái)承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。 質(zhì)量小一些的恒星主要演化成白矮星，質(zhì)量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，中子星的總質(zhì)量不能大于3倍太陽(yáng)的質(zhì)量。如果超過(guò)了這個(gè)值，那么將再?zèng)]有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發(fā)另一次大坍縮。 這次，根據(jù)科學(xué)家的猜想，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍，直至成為一個(gè)體積趨于零、密度趨向無(wú)限大的“點(diǎn)”。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度（史瓦西半徑），巨大的引力就使得即使光也無(wú)法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系一一“黑洞”誕生了。 與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術(shù)”，人們無(wú)法直接觀察到它，連科學(xué)家都只能對(duì)它內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來(lái)的呢？答案就是一一彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的，這是一個(gè)最基本的常識(shí)。可是根據(jù)廣義相對(duì)論，空間會(huì)在引力場(chǎng)作用下彎曲。  這時(shí)候，光雖然仍然沿任意兩點(diǎn)間的最短距離傳播，但走的已經(jīng)不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來(lái)是要走直線的，只不過(guò)強(qiáng)大的引力把它拉得偏離了原來(lái)的方向。 在地球上，由于引力場(chǎng)作用很，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)出的光，雖然有一部分會(huì)落人黑洞中消失，可另一部分光線會(huì)通過(guò)彎曲的空間繞過(guò)黑洞而到達(dá)地球。所以，我們可以毫不費(fèi)力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術(shù)。 更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達(dá)地球，它朝其他方向發(fā)射的光也可能被附近黑洞的強(qiáng)引力折射而能到達(dá)地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時(shí)看到它的側(cè)面，甚至后背！ “黑洞”無(wú)疑是21世紀(jì)最具有挑戰(zhàn)性、也最讓人激動(dòng)的天文學(xué)說(shuō)之一。許多科學(xué)家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過(guò)，這些當(dāng)代天體物理學(xué)的最新成果不是在這里三言兩語(yǔ)能說(shuō)清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。 星云  當(dāng)我們提到宇宙空間時(shí)，我們往往會(huì)想到那里是一無(wú)所有、黑暗寂靜的真空。其實(shí)，這不完全對(duì)。恒星之間廣闊無(wú)垠的空間也許是寂靜的，但遠(yuǎn)不是真正的“真空”，而是存在著各種各樣的物質(zhì)。這些物質(zhì)包括星際氣體、塵埃和粒子流等，人們把它們叫做“星際物質(zhì)”。 星際物質(zhì)與天體的演化有著密切的聯(lián)系。觀測(cè)證實(shí)，星際氣體主要由氫和氦兩種元素構(gòu)成，這跟恒星的成分是一樣的。人們甚至猜想，恒星是由星際氣體“凝結(jié)”而成的。星際塵埃是一些很小的固態(tài)物質(zhì)，成分包括碳合物、氧化物等。 星際物質(zhì)在宇宙空間的分布并不均勻。在引力作用下，某些地方的氣體和塵?？赡芟嗷ノ芗饋?lái)，形成云霧狀。人們形象地把它們叫做“星云”。按照形態(tài)，銀河系中的星云可以分為彌漫星云、行星狀星云等種。 彌漫星云正如它的名稱一樣，沒有明顯的邊界，常常呈不規(guī)則形狀。 它們的直徑在幾十光年左右，密度平均為每立方厘米10—100個(gè)原子（事實(shí)上這比實(shí)驗(yàn)室里得到的真空要低得多）。它們主要分布在銀道面附近。比較著名的彌漫星云有獵戶座大星云、馬頭星云等。 行星狀星云的樣子有點(diǎn)像吐的煙圈，中心是空的，而且往往有一顆很亮的恒星。恒星不斷向外拋射物質(zhì)，形成星云。可見，行星狀星云是恒星晚年演化的結(jié)果。比較著名的有寶瓶座耳輪狀星云和天琴座環(huán)狀星云。 新星  點(diǎn)擊播放GIF/1969K 有時(shí)候，遙望星空，你可能會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)：在某一星區(qū)，出現(xiàn)了一顆從來(lái)沒有見過(guò)的明亮星星！然而僅僅過(guò)了幾個(gè)月甚至幾天，它又漸漸消失了。 這種“奇特”的星星叫做新星或者超新星。在古代又被稱為“客星”，意思是這是一顆“前來(lái)做客”的恒星。 新星和超新星是變星中的一個(gè)類另一J。人們看見它們突然出現(xiàn)，曾經(jīng)一度以為它們是剛剛誕生的恒星，所以取名叫“新星”。其實(shí)，它們不但不是新生的星體，相反，而是正走向衰亡的老年恒星。其實(shí)，它們就是正在爆發(fā)的紅巨星。我們?cè)?jīng)不止一次提到，當(dāng)一顆恒星步入老年，它的中心會(huì)向內(nèi)收縮，而外殼卻朝外膨脹’形成一顆紅巨星。紅巨星是很不穩(wěn)定的，總有一天它會(huì)猛烈地爆發(fā)，拋掉身上的外殼，露出藏在中心的白矮星或中子星來(lái)。 在大爆炸中，恒星將拋射掉自己大部分的質(zhì)量，同時(shí)釋放出巨大的能量。這樣，在短短幾天內(nèi)，它的光度有可能將增加幾十萬(wàn)倍，這樣的星叫“新星”。如果恒星的爆發(fā)再猛烈些，它的光度增加甚至能超過(guò)1000萬(wàn)倍，這樣的恒星叫做“超新星”。 超新星爆發(fā)的激烈程度是讓人難以置信的。據(jù)說(shuō)它在幾天內(nèi)傾瀉的能量，就像一顆青年恒星在幾億年里所輻射的那樣多，以至它看上去就像一整個(gè)星系那樣明亮！  新星或者超新星的爆發(fā)是天體演化的重要環(huán)節(jié)。它是老年恒星輝煌的葬禮，同時(shí)又是新生恒星的推動(dòng)者。超新星的爆發(fā)可能會(huì)引發(fā)附近星云中無(wú)數(shù)顆恒星的誕生。另一方面，新星和超新星爆發(fā)的灰燼，也是形成別的天體的重要材料。比如說(shuō)，今天我們地球上的許多物質(zhì)元素就來(lái)自目卩些早已消失的恒星。 白矮星 白矮星是一種很特殊的天體，它的體積小，亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。比如天狼星伴星（它是最早被發(fā)現(xiàn)的白矮星），體積比地球大不了多少，但質(zhì)量卻和太陽(yáng)差不多！也就是說(shuō)，它的密度在1000萬(wàn)噸/立方米左右。 根據(jù)白矮星的半徑和質(zhì)量，可以算出它的表面重力等于地球表面的1000萬(wàn)到10億倍。在這樣高的壓力下，任何物體都已不復(fù)存在，連原子都被壓碎了：電子脫離了原子軌道變?yōu)樽杂呻娮印?br> 白矮星是一種晚期的恒星。根據(jù)現(xiàn)代恒星演化理論，白矮星是在紅巨星的中心形成的。 當(dāng)紅巨星的外部區(qū)域迅速膨脹時(shí)，氦核受反作用力卻強(qiáng)烈向內(nèi)收縮，被壓縮的物質(zhì)不斷變熱，最終內(nèi)核溫度將超過(guò)一億°c，于是氦開始聚變成碳。 經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年，氦核燃燒殆盡，現(xiàn)在恒星的結(jié)構(gòu)組成已經(jīng)不那么簡(jiǎn)單了：外殼仍然是以氫為主的混合物，而在它下面有一個(gè)氦層，氦層內(nèi)部還埋有一個(gè)碳球。核反應(yīng)過(guò)程變得更加復(fù)雜，中心附近的溫度繼續(xù)上升，最終使碳轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌亍?br> 與此同時(shí)，紅巨星外部開始發(fā)生不穩(wěn)定的脈動(dòng)振蕩：恒星半徑時(shí)而變大，時(shí)而又縮小，穩(wěn)定的主星序恒星變?yōu)闃O不穩(wěn)定的巨大火球，火球內(nèi)部的核反應(yīng)也越來(lái)越趨于不穩(wěn)定，忽而強(qiáng)烈，忽而微弱。此時(shí)的恒星內(nèi)部核心密度實(shí)際上已經(jīng)增大到每立方厘米10噸左右，我們可以說(shuō)，此時(shí)，在紅巨星內(nèi)部，已經(jīng)誕生了一顆白矮星。 白矮星的密度為什么這樣大呢？ 我們知道，原子是由原子核和電子組成的，原子的質(zhì)量絕大部分集中在原子核上，而原子核的體積很小。 比如氫原子的半徑為一億分之一厘米，而氫原子核的半徑只有十萬(wàn)億分之一厘米。 假如核的大小像一顆玻璃球，則電子軌道將在兩千米以外。 而在巨大的壓力之下，電子將脫離原子核，成自由電子。這種自由電子氣體將盡可能地占據(jù)原子核之間的空隙，從而使單位空間內(nèi)包含的物質(zhì)大大增多，大大提高了密度。形象地說(shuō)，這時(shí)原子核是“沉浸于”電子中。 一般把物質(zhì)的這種狀態(tài)叫做“簡(jiǎn)并態(tài)”。簡(jiǎn)并電子氣體壓力與白矮星強(qiáng)大的重力平衡，維持著白矮星的穩(wěn)定。順便提一下，當(dāng)白矮星質(zhì)量進(jìn)一步增大，簡(jiǎn)并電子氣體壓力就有可能抵抗不住自身的引力收縮，白矮星還會(huì)坍縮成密度更高的天體：中子星或黑洞。 對(duì)單星系統(tǒng)而言，由于沒有熱核反應(yīng)來(lái)提供能量，白矮星在發(fā)出光熱的同時(shí)，也以同樣的速度冷卻著。經(jīng)過(guò)100億年的漫長(zhǎng)歲月，年老的白矮星將漸漸停止輻射而死去。它的軀體變成一個(gè)比鉆石還硬的巨大晶體一黑矮星而永存。 而對(duì)于多星系統(tǒng)，白矮星的演化過(guò)程則有可能被改變。 中子星 如果你為白矮星的巨大密度而驚嘆不已的話，這里還有讓你更驚訝的呢！我們將在這里介紹一種密度更大的恒星：中子星。 中子星的密度為1X1011千克/立方厘米，也就是每立方厘米的質(zhì)量竟為一億噸之巨！對(duì)比起白矮星的幾十噸方厘，不值一提了。事實(shí)上，中子星的質(zhì)量是如此之大，半徑10千米的中子星的質(zhì)量就與太卩日的質(zhì)量相當(dāng)了。 同白矮星一樣，中子星是處于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不過(guò)能夠形成中子星的恒星，其質(zhì)量更大罷了。根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，當(dāng)老年恒星的質(zhì)量大于10個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量時(shí)，它就有可能最后變?yōu)橐活w中子星，而質(zhì)量小于10個(gè)太陽(yáng)的恒星往往只能變化為一顆白矮星。 但是，中子星與白矮星的區(qū)別，絕不只是生成它們的恒星質(zhì)量不同。它們的物質(zhì)存在狀態(tài)是完全不同的。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，白矮星的密度雖然大，但還在正常物質(zhì)結(jié)構(gòu)能達(dá)到的最大密度范圍內(nèi)：電子還是電子，原子核還是原子核。而在中子星里，壓力是如此之大，白矮星中的簡(jiǎn)并電子壓再也承受不起了：電子被壓縮到原子核中，同質(zhì)子中和為中子，使原子變得僅由中子組成。而整個(gè)中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。這，中子星就是一個(gè)巨大的原子核。中子星的就是原子的。 在形成的過(guò)程方面，中子星同白矮星是非常類似的。當(dāng)恒星外殼向外膨脹時(shí)，它的核受反作用力而收縮。核在巨大的壓力和由此產(chǎn)生的高溫下發(fā)生一系列復(fù)雜的物理變化，最后形成一顆中子星內(nèi)核。而整個(gè)恒星將以一次極為壯觀的爆炸來(lái)了結(jié)自己的生命。這就是天文學(xué)中著名的“超新星爆發(fā)”。 恒星 在地球上遙望夜空，宇宙是恒星的世界。 恒星在宇宙中的分布是不均勻的。從誕生的那天起，它們就聚集成群，交映成輝，組成雙星、星團(tuán)、星系……恒星是在熊熊燃燒著的星球。一般來(lái)說(shuō)，恒星的體積和質(zhì)量都比較大。只是由于距離地球太遙遠(yuǎn)的緣故，星光才顯得那么微弱。 古代的天文學(xué)家認(rèn)為恒星在星空的位置是固定的，所以給它起名“恒星”，意思是“永恒不變的星”?？墒俏覀兘裉熘浪鼈?cè)诓煌５馗咚龠\(yùn)動(dòng)著，比如太陽(yáng)就帶著整個(gè)太卩日系在繞銀河系的中心運(yùn)動(dòng)。但別的恒星離我們實(shí)在太遠(yuǎn)了，以至我們難以覺察到它們位置的。 恒星發(fā)光的能力有強(qiáng)有弱。天文學(xué)上用“光度”來(lái)表示它。所謂“光度”，就是指從恒星表面以光的形式輻射出的功率。恒星表面的溫度也有高有低。一般說(shuō)來(lái)，恒星表面的溫度越低，它的光越偏紅；溫度越高，光則越偏藍(lán)。而表面溫度越高，表面積越大，光度就越大。從恒星的顏色和光歷史上，天文學(xué)家赫茨普龍和哲學(xué)家羅素首先提出恒星分類與顏色和光度間的關(guān)系，建立了被稱為“赫一羅圖”的恒星演化關(guān)系，揭示了恒星演化的秘密?！昂找涣_”圖中，從左上方的高溫和強(qiáng)光度區(qū)到右下的低溫和弱光區(qū)是一個(gè)狹窄的恒星密集區(qū)，我們的太陽(yáng)也在其中；這一序列被稱為主星序，90%以上的恒星都集中于主星序內(nèi)。 在主星序區(qū)之上是巨星和超巨星區(qū)。 恒星誕生于太空中的星際塵埃（科學(xué)家形象地稱之為“星云”或者“星際云”）。 恒星的“青年時(shí)代”是一生中最長(zhǎng)的黃金階段一一主星序階段，這一階段占據(jù)了它整個(gè)壽命的90%。在這度，科學(xué)家能提取出許多有用信息來(lái)。 段時(shí)間，恒星以幾乎不變的恒定光度發(fā)光發(fā)熱，照亮周圍的宇宙空間。 在此以后，恒星將變得動(dòng)蕩不安，變成一顆紅巨星；然后，紅巨星將在爆發(fā)中完成它的全部使命，把自己的大部分物質(zhì)拋射回太空中，留下的殘骸，也許是白矮星，也許是中子星，甚至是黑洞……就這樣，恒星來(lái)之于星云，又歸之于星云，走完了它輝煌的一生。 絢麗的繁星，將永遠(yuǎn)是夜空中最美麗的一道景致。 星團(tuán) 恒星往往成群分布。一般地，我們把恒星數(shù)在10個(gè)以上而且在物理性質(zhì)上相互聯(lián)系的星群叫做“星團(tuán)”。比如金牛座中的“昴星團(tuán)”“畢星團(tuán)”，巨蟹座的“蜂巢星團(tuán)”等。 根據(jù)星團(tuán)包含的恒星數(shù)、星團(tuán)的形狀和在銀河系中位置分布的不同，星團(tuán)又分為疏散星團(tuán)和球狀星團(tuán)。疏散星團(tuán)一般由十幾到幾千顆恒星組成，結(jié)構(gòu)松散、形狀也不規(guī)則。它們一般分布在銀道面附近，所以也被稱作“銀河星團(tuán)”。在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)的疏散星團(tuán)目前有1000多個(gè)，其中包括剛提到的金牛座昴星團(tuán)、畢星團(tuán)。 球狀星團(tuán)則由成千上萬(wàn)、多至幾十萬(wàn)的恒星組成。它們聚集成球形，越往中心越密集。球狀星團(tuán)大多都分布在銀河系中心方向。一個(gè)球狀星團(tuán)內(nèi)的恒星差不多都是在同一時(shí)期形成的，它們的演化過(guò)程也大致相同。比較著名的如武仙座的球狀星團(tuán)，它由大約250萬(wàn)顆恒星組成，離我們大約2.5萬(wàn)光年。 紅巨星 當(dāng)一顆恒星度過(guò)它漫長(zhǎng)的青壯年期一主序星階段，步人老年期時(shí)，它將首先變?yōu)橐活w紅巨星。 稱它為“巨星”，是突出它的體積巨大。在巨星階段，恒星的體積將膨脹到10億倍之多。 稱它為“紅”巨星，是因?yàn)樵谶@恒星迅速膨脹的同時(shí)，它的外表面離中心越來(lái)越遠(yuǎn)，所以溫度將隨之而降低，發(fā)出的光也就越來(lái)越偏紅。不過(guò)，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。 在赫一羅圖中，紅巨星分布在主星序區(qū)的右上方的一個(gè)相當(dāng)密集的區(qū)域內(nèi)，差不多呈水平走向。 我們來(lái)較詳細(xì)地看看紅巨星的形成。我們已經(jīng)知道，恒星依靠其內(nèi)部的熱核聚變而熊熊燃燒著。核聚變的結(jié)果，是把每4個(gè)氫原子核結(jié)合成1個(gè)氦原子核，并釋放出大量的原子能，形成輻射壓。 處于主星序階段的恒星，核聚變主要在它的中心（核心）部分發(fā)生。輻射壓與它自身收縮的引力相平衡。 氫的燃燒消耗極快，并且中心形成的氦核不斷增大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，氦核周圍的氫越來(lái)越少，中心核產(chǎn)生的能量已經(jīng)不足以維持其輻射，于是平衡被打破，引力占了上風(fēng)。有著氦核和氫外殼的恒星在引力作用下收縮，使其密度、壓強(qiáng)和溫度都升高。氫的燃燒向氦核周圍的一個(gè)殼層里推進(jìn)。 這以后恒星演化的過(guò)程是：內(nèi)核收縮、外殼膨脹一燃燒殼層內(nèi)部的氦核向內(nèi)收縮并變熱，而其恒星外殼則向外膨脹并不斷變冷，表面溫度大大降低。這個(gè)過(guò)程僅僅持續(xù)了數(shù)10萬(wàn)年，這顆恒星在迅速膨脹中變?yōu)榧t巨星。 紅巨星一旦形成，就朝恒星的下一階段一白矮星進(jìn)發(fā)。當(dāng)外部區(qū)域迅速膨脹時(shí)，氦核受反作用力卻強(qiáng)烈向內(nèi)收縮，被壓縮的物質(zhì)不斷變熱，最終內(nèi)核溫度將超過(guò)一億c，點(diǎn)燃氦聚變。最后的結(jié)局將在中心形成一顆白矮星。 白洞 黑洞就像宇宙中的一個(gè)無(wú)底深淵，物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，就再也逃不出來(lái)。根據(jù)我們熟悉的“矛盾”的觀點(diǎn)，科學(xué)家們大膽地猜想到：宇宙中會(huì)不會(huì)也同時(shí)存在一種物質(zhì)只出不進(jìn)的“泉”呢？并給它取了個(gè)同黑洞相反的名字，叫“白洞”。 科學(xué)家們猜想：白洞也有一個(gè)與黑洞類似的封閉的邊界，但與黑洞不同的是，白洞內(nèi)部的物質(zhì)和各種輻射只能經(jīng)邊界向邊界外部運(yùn)動(dòng)，而白洞外部的物質(zhì)和輻射卻不能進(jìn)入其內(nèi)部。形象地說(shuō)，白洞好像一個(gè)不斷向外噴射物質(zhì)和能量的源泉，它向外界提供物質(zhì)和能量，卻不吸收外部的物質(zhì)和量。 白洞到目前為止，還僅僅是科學(xué)家的猜想，還沒有觀察到任何能表明白洞可能存在的證據(jù)。在理論研究上也還沒有重大突破。不過(guò)，最新的研究可能會(huì)得出一個(gè)令人興奮的結(jié)論，即“白洞”很可能就是“黑洞”本身！也就是說(shuō)黑洞在這一端吸收物質(zhì)，而在另一端貝U噴射物質(zhì)，就像一個(gè)巨大的時(shí)空隧道。 科學(xué)家們最近證明了黑洞其實(shí)有可能向外發(fā)射能量。而根據(jù)現(xiàn)代物理理論，能量和質(zhì)量是可以互相轉(zhuǎn)化的。這就從理論上預(yù)言了“黑洞、白洞一體化”的。 要徹底弄清楚黑洞和白洞的奧秘，現(xiàn)在還為時(shí)過(guò)早。但是，科學(xué)家們每前進(jìn)一點(diǎn)，所取得的成績(jī)都讓人激動(dòng)不已。我們相信，打開宇宙之謎大門的鑰匙就藏在黑洞和白洞神秘的身后。 星系 當(dāng)遙望星空時(shí)，橫貫天際、蔚為壯觀的銀河總能讓人們欣然神往，思緒萬(wàn)千。仔細(xì)觀察的話，我們也能看出銀河實(shí)際上是由許許多多顆星星所組成的。在天文學(xué)中，我們把這種由千百億顆恒星以及分布在它們之間的星際氣體、宇宙塵埃等物質(zhì)構(gòu)成的，占據(jù)了成千上萬(wàn)億光年空間距離的天體系統(tǒng)叫做“星系”。我們的太陽(yáng)就是銀河系中普通的一顆恒星。 銀河并不是宇宙中唯一的星系：通過(guò)各種方法，人們已經(jīng)觀察到的星系已經(jīng)有好幾萬(wàn)個(gè)了！不過(guò)，由于距離太遙遠(yuǎn)，它們看起來(lái)遠(yuǎn)不如銀河那么壯麗。借助望遠(yuǎn)鏡，它們看起來(lái)還只像朦朧的云霧。離咱們銀河系最近的星系一大麥哲倫星云和小麥哲倫星云，距離我們銀河系也有十幾萬(wàn)光年。一般地，我們把除銀河系以外的星系，統(tǒng)稱為“河外星系”。 星系在早期曾被歸到星云中，直到1924年，在準(zhǔn)確測(cè)定了仙女座星云（現(xiàn)應(yīng)嚴(yán)格稱為“仙女座河外星系”）的距離后，星系的存在才正式確立。 星系的形狀是多種多樣的。我們可以粗略地劃分出橢圓星系、透鏡星系、旋渦星系、棒旋星系和不規(guī)則星系這5種來(lái)。星系在太空中的分布也并不是均勻的，往往聚集成團(tuán)。少的三兩成群，多的則可能好幾百個(gè)聚在一起。人們又把這種集團(tuán)叫做“星系團(tuán)”。 星系和它內(nèi)部的恒星都在運(yùn)動(dòng)中。我們都知道地球繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)太陽(yáng)也在繞銀河系的中心運(yùn)動(dòng)，而同時(shí)銀河系作為一個(gè)整體，本身也在運(yùn)動(dòng)著。在星系內(nèi)部，恒星運(yùn)動(dòng)的方式有兩種：它一面繞著星系的核心旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)還在一定的范圍內(nèi)隨機(jī)地運(yùn)動(dòng)（科學(xué)家稱之為“彌散運(yùn)動(dòng)”）。 星系的起源和演化，與宇宙誕生早期的演化密切相關(guān)。一般看法認(rèn)為：當(dāng)宇宙從猛烈的爆發(fā)中產(chǎn)生時(shí)，大量的物質(zhì)被拋射到空間中。形成宇宙中的“氣體云”。這些氣體云本身處在平衡之中，但是在某種作用下，平衡被打破了，物質(zhì)聚集在一起，質(zhì)量高達(dá)今天太陽(yáng)質(zhì)量的上千億倍！這些物質(zhì)團(tuán)后來(lái)在運(yùn)動(dòng)中分裂開，并最終形成無(wú)數(shù)顆恒星。這樣，原始的星系就形成了。一般認(rèn)為星系形成的時(shí)期在100億年前左右。 而關(guān)于星系的演化，歷史上一度曾把星系形態(tài)的序列當(dāng)成演化的序列，即認(rèn)為星系從橢圓形開始，再逐漸發(fā)展成透鏡型、旋渦型、棒旋型，最后變成不規(guī)則型。這種觀點(diǎn)今天已基本上被推翻。目前的看法認(rèn)為這一過(guò)程與恒星形成的力學(xué)機(jī)理相關(guān)，但也仍然停留在假說(shuō)的階段。 雙星 對(duì)于天體物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，雙星是能提供最多信息的天體，從雙星可以得到比單個(gè)恒星更多的信息和恒星演化的秘密。 在浩瀚的銀河系中，我們發(fā)現(xiàn)的半數(shù)以上的恒星都是雙星體，它們之所以有時(shí)被誤認(rèn)為是單個(gè)恒星，是因?yàn)闃?gòu)成雙星的兩顆恒星相距得太近了。它們繞共同的質(zhì)量中心作圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，以至于我們很難分辨它們，這其中包括著名的第一亮星天狼星。 天狼星主星天狼A的質(zhì)量為2.3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，其伴星天狼B是一顆質(zhì)量?jī)H為0.98個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的白矮星。按照恒星的演化理論，質(zhì)量大的恒星將很快演化，將首先耗盡其氫燃料；質(zhì)量小的則有著很長(zhǎng)的壽命。而一顆質(zhì)量小于太陽(yáng)的恒星從其誕生到白矮星至少要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)100億年的歷史。而天狼星A有2.3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，應(yīng)該比其伴星更快演化，但事實(shí)上此星明顯正在進(jìn)行氫燃燒，是一顆完全正常的恒星。質(zhì)量大的恒星還沒有耗盡氫燃料，而質(zhì)量小的相反卻已經(jīng)耗盡了氫而處于壽命的后期。這種情況不是唯一的，英仙座的大陵五雙星及其他很多恒星也有類似情況，這些對(duì)雙星中都有一顆是白矮星或是中子星，甚至有可能是一個(gè)黑洞下面我們假設(shè)我們可以觀測(cè)到一對(duì)雙星的演變過(guò)程，作一次實(shí)地跟蹤觀狽扎最初，A星的質(zhì)量為2·3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，B星為1.5個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。這以后，正如單個(gè)恒星演化過(guò)程一樣，質(zhì)量較大的恒星演化得很快，A星首先消耗掉了大量的氫元素，其外層慢慢膨脹起來(lái)，而其內(nèi)部已經(jīng)形成了一個(gè)半徑約為太陽(yáng)幾十分之一的白矮星氦核。當(dāng)A星外殼開始進(jìn)人B星的引力范圍時(shí)，A星的表面物質(zhì)開始受B星的引力離開A星表面流向B星表面。但由于兩星相互公轉(zhuǎn)以及B星的自轉(zhuǎn)，流來(lái)的物質(zhì)并不立即落在表面，而是先在B星周圍隨B星自轉(zhuǎn)形成一個(gè)碟狀氣體盤，然后才能逐步降落在B星表面。于是A星不斷有物質(zhì)轉(zhuǎn)移到B星，這使得A星的老化進(jìn)程急劇加快，并以更快速度膨脹，甚至將B星的軌道吞沒。這個(gè)過(guò)程將持續(xù)數(shù)萬(wàn)年。這以后，A星耗盡了它所有的剩余氫，而其巨大的外殼可以伸展到十幾個(gè)太陽(yáng)半徑之外，但最終大部分將被B星所吸收。此刻，A星基本上全是由氦組成了，很快膨脹為一顆紅巨星，其半徑不斷增大，質(zhì)量?jī)H僅剩下原來(lái)的1/5左右，而B星質(zhì)量則增至原來(lái)的2倍多。這樣’質(zhì)量對(duì)比發(fā)生了明顯變化：A星成了質(zhì)量較小的致密的白矮星，而B星由于吸收了A星的大部分質(zhì)量，體積增加了許多，成為雙星中質(zhì)量較大的恒星。在A星周圍原來(lái)膨脹的外殼在失去膨脹力后一部分逐漸降落在小白矮星上，而B星正處于中年期，繼續(xù)其正常恒星的演化。這就是我們現(xiàn)在看到的天狼星及其伴星的情況。 這以后，這對(duì)雙星繼續(xù)演化，像原來(lái)一樣，質(zhì)量較大的恒星將以很快的速度進(jìn)行演化，并在耗盡其內(nèi)核附近的氫燃料后開始了膨脹，進(jìn)人紅巨星階段。此時(shí)，A星的強(qiáng)大引力將慢慢對(duì)B星不斷膨大的表面上的物質(zhì)起作用，物質(zhì)開始從B星表面迅速流向A星。像從前一樣，流質(zhì)在A星周圍形成氣體盤，并不斷降落在A星表面。以后的時(shí)間里，B星由于丟失大量物質(zhì)而缺少燃料迅速老化膨脹；A星則可能由于吸附了大量物質(zhì)而塌陷成中子星甚至黑洞。B星將終于發(fā)生超新星爆發(fā)而結(jié)束其一生，把身體的大部分質(zhì)量拋向宇宙，而在其中心留下一個(gè)致密的白矮星或中子星。 一對(duì)雙星就這樣轉(zhuǎn)化成一對(duì)仍然相互作用轉(zhuǎn)動(dòng)的白矮星、中子星或黑洞。由于其間復(fù)雜的引力作用，雙星的演化過(guò)程比單個(gè)恒星要短得多。這些特點(diǎn)，使我們有機(jī)會(huì)看到恒星演化的更多奇觀。 共生星 共生星是較新發(fā)現(xiàn)的一種類型的天體。共生星是單星還是雙星，限于觀測(cè)技術(shù)的制約還不能有結(jié)論?？茖W(xué)家們正日夜監(jiān)視著這些星座，以期獲得更多的信息。 那是20世紀(jì)30年代的事情。當(dāng)時(shí)天文學(xué)家在觀測(cè)星空時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的天體，對(duì)它的光譜進(jìn)行的分析表明，它既是“冷”的，只有兩三千攝氏度；同時(shí)又是十分熱的，達(dá)到幾萬(wàn)攝氏度。也就是說(shuō)，冷熱共生在一個(gè)天體上。1941年，天文學(xué)界把它定名為“共生星”。它是一種同時(shí)兼有冷星光譜特征（低溫吸收線）和高溫發(fā)射星云光譜（高溫發(fā)射線）的復(fù)合光譜的特殊天體。幾十年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約100個(gè)這種怪星。許多天文學(xué)家為解開怪星之謎耗費(fèi)了畢生精力。我國(guó)已故天文學(xué)家、北京天文臺(tái)前臺(tái)長(zhǎng)和茂蘭早在20世紀(jì)四五十年代在法國(guó)就對(duì)美麗而又神秘的共生星星體進(jìn)行過(guò)不少觀測(cè)研究，在國(guó)際上有一定影響。此后，我國(guó)另一些天文學(xué)家也參加了這項(xiàng)揭謎活動(dòng)。 半個(gè)多世紀(jì)過(guò)去了，但它的謎底仍未完全揭開。 最初，一些天文學(xué)家提出了“單星”說(shuō)。認(rèn)為這種共生星中心是一個(gè)屬于紅巨星之類的冷星，周圍有一層高溫星云包層。紅巨星是一處于比較晚期的恒星，它的密度很小，而體積比太陽(yáng)大得多，表面溫度只有兩三千攝氏度?？墒切窃瓢鼘拥母邷厥菑暮味鴣?lái)的呢？人們卻無(wú)法解釋。太陽(yáng)表面溫度只有6000°C，而它周圍的包層——日冕的物質(zhì)非常稀薄，完全不同于共生星的星云包層。因此，太陽(yáng)算不得共生星，也不能用來(lái)解釋共生星之謎。 也有人提出了“雙星”說(shuō)，認(rèn)為共生星是由一個(gè)冷的紅巨星和一個(gè)熱的矮星（密度大而體積相對(duì)較小的恒星）組成的雙星。但是，當(dāng)時(shí)光學(xué)觀測(cè)所能達(dá)到的分辨率不算太高，其他觀測(cè)手段尚未發(fā)展起來(lái)，人們通過(guò)光學(xué)觀測(cè)和紅外測(cè)量測(cè)不出雙星繞共同質(zhì)心旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。而這是確定是否為雙星的最基本特征之。 在1981年所進(jìn)行的學(xué)術(shù)討論會(huì)上，人們只是交流了共生星的光譜和光度特征的觀測(cè)結(jié)果，從理論上探討了共生星現(xiàn)象的物理過(guò)程和演化問(wèn)題。在那以后，觀測(cè)手段有了很大發(fā)展。天文學(xué)家用X射線、紫外線、可見光、紅外射電波段對(duì)共生星進(jìn)行了大量觀測(cè)，積累了許多資料。共生星之謎的帷幕在逐漸揭開。 近些年，天文學(xué)家用可見光波段對(duì)冷星光譜進(jìn)行的高精度視向速度測(cè)量證明，不少共生星的冷星有環(huán)繞它和熱星的公共質(zhì)心運(yùn)行的軌道運(yùn)動(dòng)，這有利于說(shuō)明共生星是雙星。人們還通過(guò)具有高的空間分辨率的射電波段進(jìn)行探測(cè)，查明了許多共生星的星云包層結(jié)構(gòu)圖，并認(rèn)為有些共生星上存在“雙極流”現(xiàn)象（從一個(gè)星的兩個(gè)極區(qū)向外噴射物質(zhì)）?，F(xiàn)在，大多數(shù)天文學(xué)家都認(rèn)為，共生星可能是由一個(gè)低溫的紅巨星或紅超巨星和一個(gè)具有極高溫度看不見的極小的熱星以及環(huán)繞在它們周圍的公共熱星云包層組成。它是一種處于恒星演化晚期階段的天體。 有的天文學(xué)家對(duì)共生星現(xiàn)象提出了這樣一種理論模型。共生星中的低溫巨星或超巨星體積不斷膨脹。其物質(zhì)不斷外溢，并被鄰近的高溫矮星吸積，形成一個(gè)巨大的圓盤，即所謂的“吸積盤”。吸積過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和高溫。由于它們距離我們太遠(yuǎn)，我們區(qū)分不出它們是兩個(gè)恒星，而看起來(lái)像熱星云包在一個(gè)冷星的外圍。 有的共生星屬于類新星。類新星是一種經(jīng)常爆發(fā)的恒星。所謂爆發(fā)是指恒星由于某種突然發(fā)生的十分激烈的物理過(guò)程而導(dǎo)致能量大量釋放和星的亮度驟增許多倍的現(xiàn)象。仙女座z型星是這類星中比較典型的由一個(gè)冷的巨星和一個(gè)熱的矮星外包激發(fā)態(tài)星云組成的雙星系統(tǒng)，經(jīng)常爆發(fā)，爆發(fā)時(shí)亮度可增大數(shù)10倍。它具有低溫吸線和發(fā)線存的典型生星光譜的特征。但是雙星說(shuō)并未能最后確立自己的陣地。 這其中一個(gè)重要原因是迄今為止未能觀測(cè)到共生星中的熱星。星體科學(xué)家只不過(guò)是根據(jù)激發(fā)星云所屬的高溫間接推理熱星的存在，從理論上判斷它是表面溫度高達(dá)幾十萬(wàn)°0的白矮星。許多天文學(xué)家都認(rèn)為，對(duì)熱星本質(zhì)的探索，應(yīng)當(dāng)是今后共生星研究的重點(diǎn)方向之一。 此外，他們認(rèn)為，今后還要加強(qiáng)對(duì)雙星軌道的測(cè)量，進(jìn)一步收集關(guān)于冷星的資料，以探討其穩(wěn)定性。 天文學(xué)家們指出，對(duì)共生星亮度變化的監(jiān)視有重要意義。通過(guò)不間斷的監(jiān)視可以了解其變化的周期性，有沒有爆發(fā)，從而有助于揭開共生星之謎。但是共生星光變周期有的達(dá)到幾百天，專業(yè)天文工作者不可能連續(xù)幾百天盯住這些共生星，因此，他們特別希望天文愛好者能共同來(lái)監(jiān)視。 揭開共生星之謎，對(duì)恒星物理和恒星演化的研究都有重要的意義。但要徹底揭開這個(gè)謎看來(lái)還需要付出許多艱苦的努力。 脈沖星 脈沖星就是高速旋轉(zhuǎn)的中子星。地球自轉(zhuǎn)一周是24小時(shí)，而脈沖星自轉(zhuǎn)一周只需0.001337秒，可見它轉(zhuǎn)得有多快。唯其如此，它才能發(fā)出被人類接收到的射電脈沖，從而被人類發(fā)現(xiàn)。如果人類沒有發(fā)明射電望遠(yuǎn)鏡，這類星不是就“藏在深閨人未識(shí)”了嗎？ 人們最早認(rèn)為恒星是永遠(yuǎn)不變的。而大多數(shù)恒星的變化過(guò)程是如此的漫長(zhǎng)，人們也根本覺察不到。然而，并不是所有的恒星都那么平靜。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，有些恒星也很“調(diào)皮”，變化多端。于是，就給3卩些喜歡變化的恒星起了個(gè)專門的名字’叫“變星”。 脈沖星，就是變星的一種。脈沖星是在1967年首次被發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)，還是一名女研究生的貝爾，發(fā)現(xiàn)狐貍星座有一顆星發(fā)出一種周期性的電波。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，科學(xué)家認(rèn)為這是一種未知的天體。因?yàn)檫@種星體不斷地發(fā)出電磁脈沖信號(hào)，人們就把它命名為脈沖星。 脈沖星發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規(guī)律。一開始，人們對(duì)此很困惑，甚至曾想到這可能是外星人在向我們發(fā)電報(bào)聯(lián)系。據(jù)說(shuō)，第一顆脈沖星就曾被叫做“小綠人一號(hào)”。 經(jīng)過(guò)幾位天文學(xué)家一年的努力，終于證實(shí)，脈沖星就是正在快速自轉(zhuǎn)的中子星。而且，正是由于它的快速自轉(zhuǎn)而發(fā)出射電脈沖。 正如地球有磁場(chǎng)一樣，恒星也有磁場(chǎng)；也正如地球在自轉(zhuǎn)一樣，脈沖星恒星也都在自轉(zhuǎn)著；還跟地球一樣，恒星的磁場(chǎng)方向不一定跟自轉(zhuǎn)軸在同一直線上。這樣，每當(dāng)恒星自轉(zhuǎn)一周，它的磁場(chǎng)就會(huì)在空間劃一個(gè)圓，而且可能掃過(guò)地球。 那么豈不是所有恒星都能發(fā)脈沖了？其實(shí)不然，要發(fā)出像脈沖星那樣的射電信號(hào)，需要很強(qiáng)的磁場(chǎng)。而只有體積越小、質(zhì)量越大的恒星，它的磁場(chǎng)才越強(qiáng)。而中子星正是這樣高密度的恒星。 另一方面，恒星體積越大、質(zhì)量越大，它的自轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng)。我們很熟悉的地球自轉(zhuǎn)一周要24小時(shí)。而脈沖星的自轉(zhuǎn)周期竟然小到0.001337秒！要達(dá)到這個(gè)速度，連白矮星都不行。這同樣說(shuō)明，只有高速旋轉(zhuǎn)的中子星，才可能扮演脈沖星的角色。 這個(gè)結(jié)論引起了巨大的轟動(dòng)。因?yàn)殡m然早在20世紀(jì)30年代，中子星就作為假說(shuō)而被提了出來(lái)，但是一直沒有得到證實(shí)，人們也不曾觀測(cè)到中子星的存在。而且因?yàn)槔碚擃A(yù)言的中子星密度大得超出了人們的想象，在當(dāng)時(shí)，人們還普遍對(duì)這個(gè)假說(shuō)抱懷疑的態(tài)度。 直到脈沖星被發(fā)現(xiàn)后，經(jīng)過(guò)計(jì)算，它的脈沖強(qiáng)度和頻率只有像中子星那樣體積小、密度大、質(zhì)量大的星體才能達(dá)到。這樣，中子星才真正由假說(shuō)成為事實(shí)。這真是20世紀(jì)天文學(xué)上的一件大事。因此，脈沖星的發(fā)現(xiàn)，被稱為20世紀(jì)60年代的四大天文學(xué)重要發(fā)現(xiàn)之一。 至今，脈沖星已被我們找到了不少于1620顆，并且已得知它們就是高速自轉(zhuǎn)著的中子星。 脈沖星有個(gè)奇異的特性一短而穩(wěn)的脈沖周期。所謂脈沖就是像人的脈搏一樣，一下一下出現(xiàn)短促的無(wú)線電信號(hào)，如貝爾發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星，每?jī)蓚€(gè)脈沖間隔時(shí)間是1.337秒，其他脈沖還有短到0.0014秒的，最長(zhǎng)的也不過(guò)11.765735秒。那么，這樣有規(guī)則的脈沖究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？天文學(xué)家已經(jīng)探測(cè)、研究得出結(jié)論，脈沖的形成是由于脈沖星的高速自轉(zhuǎn)。那為什么自轉(zhuǎn)能形成脈沖呢？原理就像我們乘坐輪船在海里航行，看到過(guò)的燈塔一樣。設(shè)想一座燈塔總是亮著且在不停地有規(guī)則運(yùn)動(dòng)，燈塔每轉(zhuǎn)一圈，由的燈就到們的船上一次。不斷旋轉(zhuǎn)，在我們看來(lái)，燈塔的光就連續(xù)地一明一滅。脈沖星也是一樣，當(dāng)它每自轉(zhuǎn)一周，我們就接收到一次它輻射的電磁波，于是就形成一斷一續(xù)的脈沖。脈沖這種現(xiàn)象，也就叫“燈塔效應(yīng)”。脈沖的周期其實(shí)就是脈沖星的。 然而燈塔的光只能從窗口射出來(lái)，是不是說(shuō)脈沖星也只能從某個(gè)“窗口”射出來(lái)呢？正是這樣，脈沖星就是中子星，而中子星與其他星體（如太陽(yáng)）發(fā)光不一樣，太陽(yáng)表面到處發(fā)亮，中子星則只有兩個(gè)相對(duì)著的小區(qū)域才能輻射出來(lái)，其他地方輻射是跑不出來(lái)的。即是說(shuō)脈沖星表面只有兩個(gè)亮斑，脈沖星別處都是暗的。這是什么原因呢？原來(lái)，脈沖星本身存在著極大的磁場(chǎng)，強(qiáng)磁場(chǎng)把輻射封閉起來(lái)，使脈沖星輻射只能沿著磁軸方向，從兩個(gè)磁極區(qū)出來(lái)，這兩個(gè)磁極區(qū)就是中子星的“窗口”。 脈沖星的輻射從兩個(gè)“窗口”出來(lái)后’在空中傳播，形成兩個(gè)圓錐形的輻射束。若地球剛好在這束輻射的方向上，我們就能接收到輻射，且每轉(zhuǎn)一圈，這束輻射就掃過(guò)地球一次，也就形成我們接收到的有規(guī)則的脈沖信號(hào)。 燈塔模型是現(xiàn)在最為流行的脈沖星模型。另一種磁場(chǎng)振蕩模型還沒有被普遍接受。 脈沖星是高速自轉(zhuǎn)的中子星，但并不是所有的中子星都是脈沖星。因?yàn)楫?dāng)中子星的輻射束不掃過(guò)地球時(shí)，我們就接收不到脈沖信號(hào)，此時(shí)中子星就不表現(xiàn)為星。 |
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