登陆注册
49514200000008

第8章 茫茫太空的主角——太空天体(1)

广阔的宇宙天边无际,繁星闪烁,数不胜数。炎炎的夏日夜晚,在我们休憩乘凉之余,当我们把目光投向浩渺无垠的宇宙太空时,看看天幕上缀满了闪闪发光的繁星。我们不禁要问,这些向我们眨眼睛的繁星,到底是什么样的天体呢?它们究竟离我们有多远呢?

其实,这些会向我们眨眼睛的繁星,就是我们常说的恒星。在望远镜中,恒星只是个明亮的光点,就像我们用肉眼所看到的一样,只是更明亮一些。比恒星有趣得多但通常也更难观测的太空天体还有星云、星团和星系。用中等的天文望远镜,我们就可以看到成千上百的像幽灵一般令人难以琢磨的光晕。

一般来说,这些太空天体,都不能够用肉眼见到—能用肉眼或双筒望远镜见到的,只是其中极少的一部分。

望远镜对太空天体所起的作用,与对月球、行星和地面风景所起的作用完全不同。对后者来说,它的主要作用是放大遥远的景致。而对于太空天体,望远镜的主要作用,是为你不敏感的眼睛,收集更多的光线。看不到深空天体的主要原因,不是因为它们太小,而是因为它们太暗。

因此,太空天体观测,拥有其独特的技巧。所有的技巧,都是为了帮助眼睛看到几乎完全黑暗的东西。

影响太空天体观测的一个最重要的因素,就是光污染。在所有我们能列出的天体中,光污染对暗淡的面状天体影响最大。黑暗天空的影响程度,甚至超过了望远镜口径对观测的影响。一架小望远镜,在农村可以看到的暗星云和星系数目,比城市中的大望远镜看到的要多许多。这是因为,城市的空气污染比农村的要严重得多。

有人说,即使住在光污染严重的地区,你仍然可以透过天光看到太空天体,从而得到快乐。要记住,不要因为看似平庸的结果,而责备你自己或是你的望远镜。但更好的选择是,记得把你的望远镜带到乡下别墅里去观测,效果会更好。

太空天体,主要有星团、星云、类星体等。当然这些还可以再细分,如疏散星团、球状星团、弥漫星云、亮星云等。

星星的名字是怎么来的

为了起名的方便,为了易于认识天体的位置及观测天象的变化,古人便把天空中位置邻近的一群星星分组在一起,从而把天空划分成许多区域。这些区域,就是各种各样的“星座”。在国际通用的88个星座中,大约有一半是以动物命名的,有1/4是以希腊神话中的人物命名的,剩下的1/4则是以仪器和用具为名。星星的名字,可以说是千奇百怪,各具特色。

1.镶嵌在天幕上的眼睛—星系

其一,星系是什么?

恒星系,或称星系,是宇宙中庞大的星星的“岛屿”,它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。到目前为止,人们已在宇宙中观测到了约1000亿个星系。在它们当中,有的离我们较近,可以清楚地观测到它们的结构;有的非常遥远,目前所知最远的星系,离我们有近200亿光年的距离。

其二,星系是怎么演化的?

按照宇宙大爆炸理论,第一代星系大概形成于大爆炸发生后10亿年。在宇宙诞生的最初瞬间,有一次原始能量的爆发。随着宇宙的膨胀和冷却,引力开始发挥作用,然后幼年宇宙进入一个称为“暴涨”的短暂阶段。原始能量分布中的微小涨落,随着宇宙的暴涨,也从微观尺度急剧放大,从而形成了一些“沟”,星系团就是沿着这些“沟”形成的。哈勃太空望远镜拍摄的遥远的年轻星系照片,其中包含有正在形成中的星系团(原星系)。

随着暴涨的转瞬即逝,宇宙又恢复到通常的膨胀速率。在宇宙诞生后的第一秒钟,随着宇宙的持续膨胀冷却,在能量较为“稠密”的区域,大量质子、中子和电子,从背景能量中凝聚出来。100秒后,中子开始结合成氦原子核。在不到两分钟的时间内,构成自然界的所有原子的成分,就都产生出来了。大约再经过30万年,宇宙就已冷却到氢原子核和氦原子核足以俘获电子,而形成原子了。这些原子在引力作用下,缓慢地聚集成巨大的纤维状的云。不久,星系就在其中形成了。大爆炸发生过后10亿年,氢云和氦云开始在引力作用下集结成团。随着云团的成长,初生的星系即原星系开始形成。那时的宇宙较小,各个原星系之间靠得比较近,因此相互作用很强。于是,在较稀薄较大的云中,凝聚出一些较小的云,而其余部分则被邻近的云所吞并。

同时,原星系由于氢和氦的不断落入而逐渐增大。原星系的质量变得越大,它们吸引的气体也就越多。一个个云团各自的运动,加上它们之间的相互作用,最终使得原星系开始缓慢自转。这些云团在引力的作用下,进一步坍缩,一些自转较快的云团形成了盘状,其余的大致成为椭球形。这些原始的星系,在获得了足够的物质后,便在其中开始形成恒星。这时的宇宙面貌,与今天已经差不多了。星系成群地聚集在一起,就像我们地球上海洋中的群岛一样,镶嵌在宇宙空间浩瀚的气体云中。这样的星系团和星系际气体,伸展成纤维状的结构,长度可以达到数亿光年。如此大尺度的星系的群集,在广阔的空间,呈现为球形。

其三,星系的类别是如何划分的?

宇宙中,没有两个星系的形状是完全相同的,每一个星系都有自己独特的外貌。但是,由于星系都是在一个有限的条件范围内形成,因此它们有一些共同的特点,这使人们可以对它们进行大体的分类。在多种星系分类系统中,天文学家哈勃于1925年提出的分类系统,是应用得最广泛的一种。哈勃根据星系的形态,把它们分成三大类:椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。椭圆星系分为七种类型,该分类法只限于从地球上所见的星系外形,原因是很难确定椭圆星系在空间中的角度。旋涡星系分为两族,一族是中央有棒状结构的棒旋星系,用SB表示;另一种是无棒状结构的旋涡星系,用S表示。这两类星系,又分别被细分为三个次型,分别用下标a、b、c表示星系核的大小和旋臂缠绕的松紧程度。不规则星系没有一定的形状,而且含有更多的尘埃和气体,用Irr表示。另有一类用SO表示的透镜型星系,表示介于椭圆星系和旋涡星系之间的过渡阶段的星系。

宇宙中的大部分大星系,都是旋涡星系,其次是椭圆星系,不规则星系占的比重最小。旋涡星系自转得比较快,其盘面中含有大量尘埃和气体,这些物质聚集成能供恒星形成的区域。这些区域发育出含有许多蓝星的旋臂,所以盘面的颜色,看上去偏蓝。而在其棒状结构和中央核球上,稠密地分布着许多年老的恒星。与旋涡星系相比,椭圆星系自转得非常慢,其结构是均匀而对称的,没有旋臂,尘埃和气体也极少。造成这种局面的原因,是早在数十亿年前,恒星迅速形成时,就已经将椭圆星系中的所有尘埃和气体消耗完了。其结果是造成这些星系中无法诞生新的恒星,因此椭圆星系中包含的全都是老年恒星。

在宇宙中,约有10亿个星系的中心有一个超大质量的黑洞,这类星系被称为“活跃星系”。类星体也属于这类星系。

此外,还有一类个子矮小的“矮星系”。这类星系不像大型星系那样明亮,但其数量非常多。银河系附近有许多矮星系,其数量比其他所有类型星系之和都多。在邻近的星系团中,也已发现了大量的矮星系。其中一些形状规则,多半都含有星族Ⅱ的恒星。形状不规则的矮星系,一般含有明亮的蓝星。

星系的形状,一般在其诞生之时就已经确定了,此后一直都保持着相对稳定,除非发生了星系碰撞或邻近星系的引力干扰。

其四,四大星系的种类。

(1)椭圆星系

椭圆星系,也叫做椭球星系,是河外星系的一种,呈圆球形或椭球形。它的中心区最亮,亮度向边缘递减,对距离较近的,用大型望远镜,可以分辨出外围的成员恒星。同一类型的河外星系,质量差别很大,有巨型和矮型之分。其中以椭圆星系的质量差别最大:质量最小的矮椭圆星系和球状星团相当;而质量最大的超巨型椭圆星系可能是宇宙中最大的恒星系统,质量范围约为太阳的千万倍到百万亿倍。椭圆星系的产能效率,远远低于旋涡星系。椭圆星系的直径范围,是1~150千秒差距。总光谱型为K型,是红巨星的光谱特征。颜色比旋涡星系红,说明年轻的成员星没有旋涡星系里的多,由星族II天体组成,没有或仅有少量星际气体和星际尘埃。在椭圆星系中,没有典型的星族I天体蓝巨星。椭圆星系,根据哈勃分类,按其椭率大小分为E0、E1、E2、E3……E7共8个次型,E0型是圆星系,E7是最扁的椭圆星系。

(2)旋涡星系

具有旋涡结构的河外星系,称为旋涡星系。在哈勃的星系分类中,用S代表。螺旋星系的螺旋形状,最早是在1845年观测猎犬座星系M51时发现的。螺旋星系的中心区域为透镜状,周围围绕着扁平的圆盘。从隆起的核球两端,延伸出若干条螺线状旋臂,叠加在星系盘上。螺旋星系,可分为正常旋涡星系和棒旋星系两种。

(3)棒旋星系

棒旋星系是中心呈长棒形状的螺旋形星系。一般的螺旋形星系的中心是有圆核的,而棒旋形星系的中心是棒形状,棒的两边有旋形的臂,向外伸展。

(4)不规则星系

外形不规则没有明显的核和旋臂,没有盘状对称结构,或者看不出有旋转对称性的星系。在全天最亮星系中,不规则星系只占5%。

其五,河外星系。

它们是与银河系类似的天体系统,距离都超出了银河系的范围,因此称它们为“河外星系”。仙女座星系,就是位于仙女座的一个河外星系。河外星系与银河系一样,也是由大量的恒星、星团、星云和星际物质组成的。目前我们观测到的星系,有10亿个之多。

17世纪,人们陆续发现了一些朦胧的天体,于是称它们为“星云”。有的星云是气体的,有的被认为像银河系一样,是由许许多多恒星组成的宇宙岛。由于距离地球太远,观测都分辨不清那些由大量恒星构成的朦胧天体。那么,它们有多远呢?它们是银河系内,还是银河系外的呢?

20世纪20年代,美国天文学家哈勃在仙女座大星云中发现了一种叫做“造父变星”的天体,从而计算出星云的距离,终于肯定它是银河系以外的天体系统,称它们为“河外星系”。

河外星系,简称为星系,是位于银河系之外、由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成的天体系统。目前已发现大约10亿个河外星系。银河系,也只是一个普通的星系。人们估计,河外星系的总数在千亿个以上,它们如同辽阔海洋中星罗棋布的岛屿,因此也被称为“宇宙岛”。

从河外星系的发现,可以反观我们的银河系。它仅仅是一个普通的星系,是千亿星系家族中的一员,是宇宙海洋中的一个小岛,也是无限宇宙中很小很小的一部分。

椭圆星系内的恒星在运动,星系本身也在自转,星系整体在空间同样在运动。星系的红移现象,就是在星系的光谱观测中,某一谱线向红端的位移。为什么有这种位移呢?这种位移现象说明了什么呢?根据物理学中的多普勒效应,红移表明被观测的天体,在空间视线方向上,正在远离我们而去。

星系在宇宙空间的总体分布,是各个方向都一样,近于均匀。但是从小尺度看,星系的分布又是不均匀的,它与恒星的分布一样,有成团集聚的倾向。大麦哲伦星系和小麦哲伦星系组成双重星系,它们又和银河系组成三重星系,加上仙女座大星系等,构成了本星系群。

对于庞大的天体系统来说,星系也是有形成、发展到衰亡的演化过程。星系从形态序列看,有椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。这种形态上的差别,是否代表它们演化阶段的不同呢?谁算年轻?谁算中年?谁算老年?现在仍未有结论,还处于探索之中。

目前,人们已发现10亿个河外星系。最著名的河外星系有:仙女座河外星系、猎犬座河外星系、大麦哲伦星系、小麦哲伦星系和室女座河外星系等。

其六,星系、星团、星云的区别。

星系:在茫茫的宇宙海洋中,有着千姿百态的“岛屿”,星罗棋布,上面居住着无数颗恒星和各种天体,天文学上称之为星系。我们居住的地球,就在一个巨大的星系—银河系之中。在银河系之外的宇宙中,像银河这样的“太空巨岛”还有上亿个,它们统称为河外星系。

星团:在银河系众多的恒星中,除了以单个的形式或组成双星、聚星的形式出现外,也有以更多的星聚集在一起的。星数超过10颗以上,彼此具有一定联系的恒星集团,称为星团。使这些恒星团结在一起的是引力。星团的成员,多的可达几十万颗。它们又可以分成疏散星团和球状星团两类。银河系中,遍布着星团,只是不同的地方,星团的种类也不同。

星云:星云,是一种由星际空间的气体和尘埃组成的云雾状天体。星云中的物质密度,是非常低的。如果拿地球上的标准来衡量,有些地方几乎就是真空。但星云的体积非常庞大,往往方圆达几十光年。因此,一般星云比太阳还要重得多。星云的形状,千姿百态。有的星云形状很不规则,呈弥漫状,没有明确的边界,叫弥漫星云。有的星云,像一个圆盘,淡淡发光,很像一个大行星,所以称为行星状星云。

同类推荐
  • 古代数学与算学

    古代数学与算学

    “中国文化知识读本”丛书是由吉林文史出版社和吉林出版集团有限责任公司组织国内知名专家学者编写的一套旨在传播中华五千年优秀传统文化,提高全民文化修养的大型知识读本。
  • 探索未知-鬼斧神工的名洞

    探索未知-鬼斧神工的名洞

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
  • 如何维修小家电

    如何维修小家电

    本书以问答形式为您排忧解难,解决日常生活中常用的小家电发生的故障,如电饭锅、电炒锅、抽油烟机、电风扇、电暖气、饮水机等。
  • 科学大探险:南极大冒险

    科学大探险:南极大冒险

    乐乐淘是一个爱冒险的小男孩,在布瓜博士的帮助下,他与好朋友小猴一起进入南极,开始了冒险之旅。他们乘坐着阿拉丁的神奇飞毯着陆南极,乐乐淘随身携带的背包可以从中取出任何想要的东西,解决在旅途中遇到的问题;而飞毯的神奇之处在于它可以根据需要变化,可以变成雪橇、潜艇、轮船等等。在这个故事中,所有的动物都是拟人化的,它们像人类一样生动、可爱。在一位企鹅导游的带领下,通过他们在旅行中的所见所闻,介绍了南极的美丽奇观,通过远程链接布瓜博士,解答他们所有的疑问。
  • 我国农业企业信息技术采纳理论与实证研究

    我国农业企业信息技术采纳理论与实证研究

    本书拟以我国农业企业为对象,在对我国农业企业信息技术的应用现状调查的基础上,探讨信息技术提升农业企业核心竞争力的机制,从组织、个体、过程三个方面对我国农业企业信息技术采纳进行分析,并对农业企业信息技术应用效果评价进行研究。本书一方面将拓展企业信息化问题的研究领域,使得企业信息化的研究延伸到农业领域,充实传统行业信息化相关理论,加快农业企业信息化的实施步伐,寻求以信息化改造农业的实现途径,有利于促进国民经济和社会的信息化发展。
热门推荐
  • 白色风云

    白色风云

    林枫,E省C市的最受欢迎的交际学导师,因路遇抢劫,仗义擒贼,其灵活敏捷的身手,博学杂识的儒雅品风,被华夏四大古老家族之一的东方世家相中。
  • 邪胎

    邪胎

    本座自西梁女国来,前往东土求精!说起我的出身,唐僧取经路上有一难“禅主吞餐怀鬼孕,黄婆运水解邪胎。”我就是那个邪胎!这是我的小伙伴们,孙无空、沙无净!那只猪,呃……你真的不能叫猪无能么?
  • 舍得智慧全集

    舍得智慧全集

    当上帝为你关闭一扇门的同时,她一定会为你打开另一扇门。悟出舍与得的道理,人生每一天都会焕然一新。大胆进取是一种精神,果断放下是一种谋略。一旦掌握了舍与得的要领,你的事业会因有了勇敢的拼搏而绚丽多彩,你的生活会因有了明智的放下而更加阳光明媚!《舍得智慧全集》一书,可以说是一把打开心灵之窗的钥匙,是一次感悟人生的新体验,它通过小故事领悟大道理,通过大道理揭示人生真谛,让你走出迷茫,走出困惑,走出黑暗,迎来光明,看到人生的无限希望。
  • 摘下面具请爱我

    摘下面具请爱我

    爸爸,不要打我,不要打妈妈,求求你......噩梦再次惊醒,,眼泪顺着若雨的脸颊流淌,为什么还是不能遗忘,那些疼痛的记忆为什么还是不能遗忘....带着难平的心情若雨拿起手机,已经凌晨2点多了,为什么林凡还没有回来?电话拨出去,无人接听,若雨继续打了4.5个电话,对方还是无人接听,心里的一丝丝不安席卷而来.....若雨不知道的是,等待她的将是万丈深渊
  • 修仙飘渺纪实

    修仙飘渺纪实

    一个算得上豪门子弟,但似乎豪门也不是那么好混的一个优秀的宗门子弟,在宗门混的风生水起。一个被管的天才,呃。。。反正我是天生有才!仙人扶我顶。。。。。。
  • 异界真人

    异界真人

    盘古开天辟地是中华祖先对宇宙形成的猜想。当一个懵懂的大学生随着一块神秘玉佩到了盘古故乡,会发生什么,是巧合?还是……这里不仅有魔法、斗气、有丹药和阵法,但是对他来说最重要的是亲情和人格。人格等级:俗人、贤人、圣人、至人、真人
  • 千年花神妃子笑:芙华倾舞

    千年花神妃子笑:芙华倾舞

    她,不慕权贵,却享尽荣华;厌倦争斗,但依旧不容诋毁。处事不惊,从容淡定。她只是一个女子,却成为了两朝的宠妃,引起了三国的战争,得到了四位君王的独爱。她,艳冠群芳的温婉才女,遗世独立的芙蓉花神,为赏伊人玉娇颜,君王愿倾尽天下。一册静文,书写着她香艳华丽的传奇。东坡《洞仙歌》曰:冰肌玉骨,自清凉无汗。水殿风来暗香满。绣帘开,一点明月窥人,人未寝,欹枕钗横鬓乱。起来携素手,庭户无声,时见疏星渡河汉。试问夜如何?夜已三更,金波淡玉绳低转。但屈指西风几时来,又不道流年暗中偷换。
  • 把空间门上交给国家后

    把空间门上交给国家后

    问题:如果家里发现了一个联通异世界的空间门,该怎么办?祝仁恭:机智如我,当然了是自己去探索异世界啦!两周后。祝仁恭:我决定了,我要把空间门上交给国家。如上,本书是一个“幸运”获得空间门的主角被异世界土著虐哭后回去找国家做靠山探索异世界的故事。
  • 电影剧本售原创勇者妖精

    电影剧本售原创勇者妖精

    剧本精彩语录集锦:对一个女人动手,不是男人的作为,即便她是个贼。金色妖精给予的只是异样期待,魔王又怎么可能死而复生?不,付出总会有冰融雪化。真诚相待,必有回报之礼,反之,则是徒添憎恶。向哥哥胡闹是妹妹的权利,帮哥哥忘记烦恼,是妹妹的义务。虚构是因心中抱有期待,可是现实与其刚好相反。你不能把自己的想法强加在他人的身上如果勇者无法成为别人的英雄,那就成为自己的吧。我接触过无数的男人,用过无数的花招,将他们甩掉,因为我恨男人,可是,你儿子是个例外。金色妖精的前世是一株蔷薇花,她象征着爱情。当爱情遇见勇者的时候,勇者,成为了英雄,可以承受一切的英雄。可是,对于英雄来说,最为致命的承担,莫过于孤独
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!