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                                恒星世界

                                時間:2016-11-16 12:24:07 點擊:

                                  核心提示:雙星和三合星在夜空的星群中,既有發出藍色光芒的星,也有發出黃色和紅色光芒的星.要是用望遠鏡仔細地觀察、分辨,可以看到兩個或者三個恒星相互繞轉,構成了一個世界.這種恒星就稱為雙星或是三合星.例如,大犬座...

                                 
                                雙星和三合星在夜空的星群中,既有發出藍色光芒的星,也有發出黃色和紅色光芒的星.要是用望遠鏡仔細地觀察、分辨,可以看到兩個或者三個恒星相互繞轉,構成了一個世界.這種恒星就稱為雙星或是三合星.例如,大犬座的天狼星(大犬座a星)就是著名的雙星.其中一個大的直徑是太陽的1.8倍,小的直徑只有太陽的五十分之一,簡直宛如大象和老鼠在一起跳舞.在這種情況下,大者稱為主星,小者叫做伴星.
                                1985年底,蘇聯哈爾科夫一所大學的天文學家用他們研制的特殊的裝置,處理了宇宙空間的天體照片,獲得了御夫座五車二雙星的像.雙星在宇宙中分布廣泛,在很遙遠的古代,阿拉伯人注意到大熊星座一顆明亮的天體同距它不遠的一顆暗淡的小星星的關系,從而首先發現了雙星.在我們頭頂的夜空中,能夠用肉眼或一般望遠鏡分辨開的雙星并不多,大多數雙星由于角距太小,我們把它們看成了一個整體.五車二被確認是雙星的事實是科學家根據其光譜才知道的,所以能直接看到這兩顆黃色巨星的外貌,對天文學家來說是一件十分重要的事.
                                夜空中最亮的天狼星也有一個伴星,這個伴星的存在是由德國天文學家貝塞爾于1836年推算出來的.他發現天狼星的運動是不規則的,他推斷有一個環繞天狼星轉動的天體用引力干擾著它的運行.許多年來一直流傳著有關天狼星的傳說,1985年由于一份六世紀的手稿被發現,使這顆亮星變得更加神秘了.這份法國梅羅示加王朝(公元四世紀至七世紀)的手稿保存在聯邦德國的一個圖書館里.在這份手稿里把天狼星描繪成是紅色的,這說明天狼星是在不到一千四百年前,或者說是在比這更近的時候變成今天這種熠熠奪目的藍白色的.
                                非洲的馬里有一個多貢部族,該部族有一種世代口頭相傳的教義,這種
                                教義說天狼星有一個小伴星,小得難以看到,密度極大,這兩顆星每五十年相互繞轉一周.本世紀三十年代這個教義曾透露給一批法國人類學家.在多貢部族的教義中甚至談到了木星有四個內衛星,土星有光環,包括地球在內的行星都在橢圓形軌道上繞著太陽運行.英國作家坦普爾在《天狼星的秘密》一書中說,多貢部族過著與世隔絕的生活,無法從現代來源獲得這些知識.
                                他寫道,多貢部族的傳說來源于古代埃及,他解釋說,"看來,這表明我們的行星——地球上的人類在遙遠的過去曾和在宇宙中相距若干光年的另一個行星系上的先進的智能生物有過接觸".但是美國波士頓大學的布雷徹博士不同意坦普爾的說法,他說,本世紀二十年代發現天狼星B(天狼星伴星)
                                具有超密度性質后,在全世界引起了轟動,并被報刊廣泛刊載,到馬里去的傳教士當然會把這些告訴多貢部族人.坦普爾反駁他時引用了1931年到馬里去的法國人得到的證據,這些證據證明多貢部族早在四百年前就知道天狼星有伴星.
                                至于在若干年前天狼星為什么是紅色的,美國天文學家施洛塞爾和歷史學家貝格曼認為:一個可能性極大的原因是這種紅色來自一顆紅巨星;當紅巨星存在的時候,人類看到的光是從這顆紅巨星和天狼星同時發出的,使天狼星看上去是紅色的:后來這顆紅巨星便坍縮成為一個繞天狼星飛行的白矮星,即今天的天狼星伴星.
                                如果不能克服人類活動造成的影響和大氣層的擾動,今后要想觀察像雙星這樣的遙遠天體仍然是十分困難的.所幸的是,根據計劃,美國宇航局將在1986年8月8日,利用航天飛機將一臺巨型(足有五層樓高)太空望遠鏡送入太空.這架名為"哈勃"的太空望遠鏡如能按設計要求施展其能力,可以把人類的視野擴展到一百億至二百億光年之遙.它將成為人類研究宇宙起源和星系形成與進化的威力巨大的工具.
                                仙女座的λ星是人們熟知的三合星.在這三個類似太陽的恒星中,最亮的一個是3等星,它發出橙色的光芒.另外兩個星中,一個是發出藍白色光芒的5.4等星,另一個是發著淺紫色光輝的5.6等星.在這個世界上如有居住著高等生物的行星,那里的人必將欣然仰對三個色調相異的太陽.這真可以說是在地球上意想不到的神秘世界.
                                星的顏色和亮度星體的顏色體現著它的表面溫度.發著藍白色光輝的室女座大角星表面溫度是18,000℃;發出黃色光芒的太陽表面溫度是6,000℃;紅色的天蝎座大火星表面溫度是3,000℃.
                                星的亮度分為不同的等級.1等星是肉眼看上去最明亮的星,這種亮星大約有二十幾個.
                                6等星是人用肉眼勉強能看到的星星.第一等級亮度之差是2.512倍,因此1等星比6等星亮一百倍.由于距離遠近的關系,星的亮度大為不同,距離遠的星亮度就急劇降低.所以,如果不能測定星體的距離并了解星體的目視亮度,就無法知道它的實在的亮度(即光度).
                                取那些離太陽較近的星為例,試估量它們的光度和溫度,把這個光度與太陽的光度之比用縱軸表示,并把溫度以橫軸表示,制成坐標圖表;每個星在這個稱為赫羅圖(亦稱光譜—光度圖)的圖表上以點來表示.如果星體的真正亮度和溫度之間沒有某種關系,這些點在赫羅圖中就會雜亂無章地分布.
                                可是實際上,我們發現大部分點都有規律地排列在一條清晰的狹長帶內.
                                這種情況到底應當如何解釋呢?
                                這說明在赫羅圖上離太陽近的大部分星星,溫度高的則亮,溫度低的則暗,都是些極普通的星體.
                                我們把位于赫羅圖清晰狹長帶上的一些常見星稱為"主序星".太陽也屬于主序星,位于這條帶靠上的位置,這是由于比太陽暗的星星多得很.
                                赫羅圖是丹麥天文學家赫茨普龍和美國天文學家羅素共同創制的.
                                紅巨星主序星可以說是恒星的代表,但夜空中的星星并不都是主序星.
                                在赫羅圖上,有一些星不在主序星的范圍內,而在右上方和左下方.
                                在赫羅圖右上方的是溫度雖低而光度卻很亮的星,例如,天蝎座的心宿二就是這類星中較典型的一個.它的表面溫度只有太陽的一半,大約3000℃,但它的光度比太陽大3500倍.
                                這是什么原因呢?
                                這是由于心宿二的直徑比太陽大230倍的緣故.
                                與此類似,發著紅色光芒的獵戶座a星的直徑也比太陽大千倍以上.
                                這些星星被稱為紅巨星或超巨星,它們體積雖大,然而溫度卻比較低,密度也小.太陽的密度是水的1.4倍左右,而紅巨星的密度只有水的數千萬分之一.
                                白矮星在赫羅圖左下方的是與紅巨星完全不同的星群,它們是一些溫度雖較高而光度卻甚低的星星.
                                這是由于這些星星的體積奇小,比如大犬座的天狼星的伴星就是這樣的星.
                                這個伴星的溫度達10000℃,將近太陽的兩倍,發出密度更大的巨大云團.這些濃厚的宇宙云由于本身的引力作用,很快開始收縮,同時內部溫度隨之升高,最終導致了熱核反應的發生.這樣,一個光芒四射、像太陽一樣的恒星就在冥冥宇宙之中宣告誕生了!
                                類似太陽那樣大小的恒星,估計大約要從方圓900億公里左右的暗星云中才能產生.
                                1.朝氣蓬勃的發展如果在暗星云中存在星星,那個星云就會反射各方面的星光,不但不會黑暗,還會發出明亮的光輝,成為美麗的反射星云.
                                像獵戶座大星云,以及麒麟座玫瑰星云那樣的蔚然壯觀的反射星云為數不少.在玫瑰星云當中,能看到一個球狀的暗星云,估計將來它會演變成為一個新的恒星.反射星云中的氣體和塵埃云,由于有時靠近恒星,也會反射恒星的光芒.
                                誕生不久的新恒星,發出藍白色的光輝,生氣勃勃的閃耀著.在恒星的內部進行著四個氫原子核聚變成一個氫原子核的核聚變反應.
                                一入深秋,昴星團——一簇美麗的星群便靜悄悄地爬上東方的天空,這就是金牛座的七姐妹星團,其中包含100個以上的恒星.一般人們只能看到其中的6個星,視力甚好的人才可能看到7個以上.
                                中國古代把昴星團中的亮星列為昴宿.圍繞著七姐妹星團,自古以來流
                                傳著許多美妙的傳說和神話故事.
                                昴星團距離我們410光年.我們把這種零散的恒星集團稱為疏散星團.
                                根據疏散星團中恒星的溫度和光度制成如前所述的赫羅圖,可是它的直徑只有太陽的五十分之一左右.這種星就叫做白矮星.
                                所謂"矮星"就是"身材矮小"的星的意思.天狼星的伴星大小是地球的兩倍,而質量卻與太陽相仿.就是說,這個星的密度超過了太陽密度的十萬倍.
                                假如僅取這個星的一立方厘米的碎塊,其質量就達100千克,一個普通人根本拿不起來.
                                白矮星的確是一種出類拔萃的奇妙星星.白矮星上的所有物質都被緊緊地壓縮在一起,所以就成了"矮子".
                                2.新星的誕生類似太陽那樣的恒星的產生,源于星際物質,這些內容已在有關太陽的章節里談過了.太陽正年復一年地衰老下去.銀河系中的所有星星也在按照它們的生存規律,處在逐漸衰老的過程中.
                                星際物質就是一些非常稀薄的氣體以及一些細小的塵埃狀物質.它們在宇宙的各處構成了龐大的像云一樣的集團.
                                這些云團有的叫做暗星云,有的稱為反射星云,還有網狀的纖維星云,以及看上去像炸面包圈那樣的環狀星云.
                                在暗星云中特別著名的是獵戶座的"暗灣".它的形狀宛如一匹披散著黑色鬃毛的馬頭,所以就叫做馬頭星云.
                                暗星云是相當厚的云層,由于它后面的星光被云層掩蓋住了,所以看上去很黑.
                                3.從青年期步入中年期恒星從生成起就屬于主序星,昂星團中的恒星證明了這一點.此后不久,疏散星團中的一個個恒星就拉開距離,向著茫茫宇宙空間各奔前程了.
                                類似太陽質量大小的恒星,其一生的大部分"生涯"可能是以主序星度過的.在這個階段,恒星的中心部分是成為燃滓的氦核,并且在不斷地越積越大.
                                與此同時,恒星的體積也在一點一點變大,還變得更亮.但是,要是這個恒星的質量比太陽大的話,由于氫元素激增,其演化的速度就異乎尋常地快了.
                                大犬座的主星天狼星,具有比太陽大2.3倍的質量,可是其演化的速度是太陽的20倍以上.由于演化速度快,所以作為一個恒星,它的發光壽命就短多了.天狼星誕生于大約5億年前,比較起來已經算不上是一個新星了.
                                比天狼星質量更大的恒星,其壽命就更短了.在恒星的核心部分聚積的氦達到整個恒星質量的百分之十時,這個恒星就不再屬于主序星的范疇了.
                                正像在"太陽的誕生和死亡"那一切所說的那樣,恒星中心部分的溫度越來越高,氫原子核聚變成氫原子核的反應加速進行,恒星亮度和體積也迅速增大.
                                當氦構成的核心的質量達到恒星全部質量的一半時,恒星就會劇烈的膨脹,變成了紅巨星或超巨星.
                                恒星此時顏色發紅是由于表面積很大而且溫度降低的緣故.

                                4.晚年的變星
                                恒星演變成紅巨星或超巨星后不久,恒星中心的氦核由于類似燃燒的過程,產生了碳、氧和氖等元素.與此同時,恒星開始收縮,恒星中心的溫度雖然達到了1億度,但整個恒星的亮度卻暗淡下去.
                                在這個時期中,恒星的亮度并不穩定,時明時暗,比如獵戶座的超巨星參宿四就是這樣.
                                前面已經講到,這個恒星的直徑是太陽的1,000倍,可是不久以后,由于收縮,變到太陽的700倍左右.同時,它的亮度從0.4等變成1.4等.
                                這個恒星以大約5年零8個月的周期,時而膨脹,時而收縮,發光的強度也在變化.我們把這樣的星叫做變星.
                                天蝎座的超巨星心宿二(大火星)也以4年零10個月的周期,從0.9等變成1.8等星.
                                在變星中有的與這些星不同,是以非常短的周期改變著亮度.例如武仙座的δ星就是其中之一,它僅以5.4天為周期,亮度從3.7等變成4.4等星.
                                還有天琴星的RR型變星,僅以12.5小時為周期,亮度變化于7等至8等之間.
                                5.超新星的大爆發恒星日趨衰老,其體積就越來越小.這時期,恒星內部溫度超過10億度,碳和氧復雜的反應,生成鎂和鈣元素.
                                這時,不清楚是哪里來的一股勢頭,垂然老矣的恒星發生了大爆炸,其中以被稱為超新星的恒星的爆炸最猛,它一下子放射的能量抵得上太陽1億年間放出的能量.
                                這種極為壯觀的情景,裝點了恒星一生的結局,倒是恰如其分的.
                                由于大爆炸,恒星周圍的氣體噴發殆盡,只剩下小小的恒星的內核.
                                這個小而凋萎的星核就是白矮星.
                                在金牛座有一個叫做蟹狀星云的氣體云,就是在1054年突然出現的、超新星爆炸后的遺跡.
                                中國北宋的欽天監(掌管天文的官吏)在《宋會要》中記載:"至和元年五月晨出東方,守天關,晝見如太白,芒角四出,色赤白,凡見二十三日."
                                這是對1054年7月出現的這次特亮的超新星爆發事件的記載,看來這個超新星爆發時的亮度超過了金星.近代世界上稱之為中國新星.
                                1942年荷蘭天文學家奧爾特推證了蟹狀星云就是900年前超新星爆發的產物.
                                此后,1572年在仙后座,1604年在蛇夫座都相繼出現過超新星.近來,一年之中就發現了大約10個超新星.
                                6.恒星之死在銀河系形同凸透鏡的周圍空間,到處散布著稱為球狀星團的恒星集團.
                                在北半球能看到的最漂亮的星團就是叫做M13的球狀星團,在晴朗無月的晚上,用肉眼望去它的亮度也有5等.要是用望遠鏡觀測,看到的是宛如在黑色的天鵝絨襯底上點綴著許多珍珠,真是美不勝收.這個球狀星團與我們的距離大約是26000光年,由大約50萬個恒星聚集而成.
                                類似這樣的球狀星團在銀河系中已經發現了132個左右,實際上大約有500個.天空中最明亮的球狀星團是半人馬座ω.
                                通過對球狀星團中的恒星分析來看,亮度高而溫度低的是紅巨星和超巨星,主序星則亮度越高,溫度也越高,剛好與它們相反.
                                除了紅巨星和超巨星之外,白矮星也多有發現.球狀星團的恒星與昴星團那樣的年輕的疏散星團不同,已經是一些衰老垂死的恒星了.
                                此外還有一些亞巨星和亞矮星也混跡其中,可是它們的韶華已付流年,即將蹈入紅巨星和白矮星的末路.
                                白矮星再演變下去就到了失去發光能力的階段,這就是恒星真正滅亡之時.
                                7.寓生于死恒星的一生說明了恒星并非青春永駐.剛剛誕生的恒星,先是一個生氣勃勃的主序星,隨著恒星內部核反應的不斷進行,逐步從一個明亮的恒星步入巨星的路程.
                                巨星又漸漸縮小成為變星,變星又突然爆發成為超新星,最后只留下一個奇異的白矮星.
                                由于超新星爆發時噴射出的氣體和細微塵埃,成為漂浮于宇宙空間的星際物質,它們在宇宙空間形成了一個又一個濃厚的宇宙云,成為再次誕生新星的母體.
                                就這樣,恒星以銀河系為舞臺,從誕生而趨向衰老,由衰老而爆發,由爆發而再生,無休無止地循環于生與死的交替之途.
                                球狀星團中的眾多恒星的年齡在100億年左右,它們可能是與銀河系一同誕生的.
                                與此不同,太陽的年齡大約是50億年,可能是第二代或第三代的恒星了.
                                如上所述,垂老的恒星和年輕的恒星一起構成了我們眼前的銀河系.
                                8.發出電波的星在天體中,有一些能發射非常強的電波的恒星,它們的另一特點就是幾乎不發光.我們把這種天體叫做射電星.到1979年為止,已經發現了幾千個射電星.
                                第一個射電源是1948年發現的,發現者是澳大利亞天文學家波爾頓.他發現在天鵝座的一角發射出強烈的電波,他便給這個天體命名為天鵝座A.
                                不久,英國天文學家拉伊耳也發現了一個稱為仙后座A的強射電源.到1980年,類似的射電源已發現了幾萬個.
                                那么,射電源到底是一種怎樣的天體呢?
                                一種是我們銀河系中發射電波的氣體云,金牛座的蟹狀星云就是這一類射電源.這是距今900多年前超新星發生大爆炸的遺跡.我們將這個射電源命名為金牛座A.
                                射電源與射電星有所不同,它指的是宇宙空間發射強烈無線電波的點源.
                                9.射電源的種種趣聞另一種是在銀河系之外的射電源.1952年英國天文學家拉伊耳和史密斯,潛心觀測到了天鵝座A的位置,并把結果告知了美國的帕洛馬山天文臺,委托他們研究射電波的發射源.
                                在帕洛馬山天文臺,天文學家巴德和明科夫斯基,用直徑508厘米的大望遠鏡,對準了英國天文學家所說的天空位置.于是,他們在距離地球2億
                                光年之遠的地方發現了兩個巨大的、正在互相碰撞的天體.兩者都是擁有數以千億計的恒星的巨大星團.它們一邊猛烈地相撞,一邊發出強烈的電波.
                                不久前,天文學家還發現了稱為3C48、3C273的奇異的天體.這些都是銀河系之外的天體,還發射著強烈的電波.它們與一般的恒星和星系相比,性質迥然不同,所以把它們命名為類星體.
                                雖然都稱為射電源,但還是有各種各樣的類型.

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