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天空中的恒星,你知道多少?

时间:2022-01-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于它们的位置看上去亘古不变,古人因此称之为“恒星”。这88个星座大小不一,形态各异,有时颜色也不尽相同,看起来呈五颜六色,十分的美丽漂亮。以上仅仅是指银河系里的一些恒星,而银河系之外的一些星系中,离我们就更远了。近些年来的研究结果已充分说明,恒星的质量大都在太阳质量的百分之几至120倍之间,也就是说它们是地球质量的2万倍至4000万倍之间。
恒星之谜_大家一起来探秘

恒星,通俗地解释为永恒不变的星体。晴朗的夜空,繁星满天。人们用肉眼看到的星星,除了太阳系内的五颗大行星(水、金、火、木和土星)和流星及彗星之外,整个天空中的星星都是恒星。恒星是由炽热气体所组成并能自己产生能量、发光的球状或类球状天体,没有固态的表面,气体通过自身引力聚集成星球。由于它们的位置看上去亘古不变,古人因此称之为“恒星”。中国古代曾给恒星的名字归纳为几种类型:根据恒星所在的天区命名,如天关星、北河二、北河三、南河三、天津四、五车二和南门二等;根据神话故事的情节来命名,如牛郎星织女星、北落师门、天狼星和老人星等;根据中国二十八宿命名,如角宿一、心宿二、娄宿三、参宿四和毕宿五等;根据恒星的颜色命名,如大火星(即心宿二)。给恒星冠以特殊名称,这就是最早星座的萌芽。许多古老的民族都有关于恒星天空的划分方法,并给每个星区编织了生动的神话故事。

1928年,国际天文学联合会决定,将全天空划分成88个星区,或叫星座。在这88个星座中,沿黄道天区有12个星座,它们是双鱼座、白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、处女座、天秤座、天蝎座、人马座、摩羯座、宝瓶座。除此之外,北半球有29个星座,它们是小熊座、大熊座、天龙座、天琴座、天鹰座、天鹅座、武仙座、海豚座、天箭座、小马座、狐狸座、飞马座、蝎虎座、北冕座、巨蛇座、小狮座、猎犬座、后发座、牧夫座、天猫座、御夫座、小犬座、三角座、仙王座、仙后座、仙女座、英仙座、猎户座、鹿豹座。南半天球有47个星座,它们是唧筒座、天燕座、天坛座、雕具座、大犬座、船底座、半人马座、鲸鱼座、堰蜓座、圆规座、天鸽座、南冕座、乌鸦座、巨爵座、南十字座、剑鱼座、波江座、天炉座、天鹤座、时钟座、长蛇座、水蛇座、印第安座、天兔座、豺狼座、山案座、显微镜座、麒麟座、苍蝇座、矩尺座、南极座、蛇夫座、孔雀座、凤凰座、绘架座、南鱼座、船尾座、罗盘座、网罟座、玉夫座、盾牌座、六分仪座、望远镜座、南三角座、杜鹃座、船帆座、飞鱼座。

这88个星座大小不一,形态各异,有时颜色也不尽相同,看起来呈五颜六色,十分的美丽漂亮。每当夜晚,一般人大都把天上的星星看成一种颜色,其实我们所看到的夜空中那些闪烁的星星不都是一种颜色,而是异彩纷呈。细心一点的观星者一眼就可以看出恒星的颜色不一样,它们有红色、黄色、蓝色和白色等,其中黄色居多。那么,恒星为什么有这么多种多样的诱人色彩呢?一般人都看到过炼钢厂出钢时的钢花。当钢水在钢炉里的时候,由于温度很高,它的颜色呈蓝白色。钢水出炉后,随着温度的慢慢降低,它的颜色也变为白色,再变成黄色,再由黄变红,最后变成黑色。可见,物体的颜色受物体温度控制,天上的星星也是如此。它们的不同颜色代表星体表面温度的不同。天体的温度不同,它们发出的光在不同波段的强度是不一样的。

从恒星光谱图我们已经知道,不同颜色代表不同的温度。一般说来,蓝色恒星表面温度在25000~12000摄氏度以上,如参宿七、水委一、马腹一(甲星)、十字架二(甲星)和轩辕十四等。白色恒星表面温度在11500~7700摄氏度,如天狼星、织女星、牛郎星、北落师门和天津四等。黄色恒星表面温度在6000~5000摄氏度,如参宿四和心宿二等。太阳的表面温度约6000摄氏度,照理讲,太阳应是一颗黄色的恒星,为什么我们白天看见的太阳是发出耀眼的白色呢?其实,这是因为太阳离我们较近的缘故。如果有机会乘宇宙飞船到离太阳较远的地方,你会发现,原来太阳也是一颗黄色的星星。而美丽的朝霞和晚霞绽放红光的原因是因为地球大气对太阳光七种颜色中的红光折射偏角最大的原因引起的。

宇宙浩渺,离我们最近的太阳系外恒星也有近40万亿千米的路程。有时我们站在高高的山上,仰望夜空,星光点点,好像星星就在我们的头上,离我们很近,而实际上呢?它离我们的距离实在太遥远太遥远了。根据现代科技观测,在银河系内的1000亿颗恒星中,距太阳最近的恒星是半人马座的比邻星,它离太阳也有4.2光年,即约40万亿千米。即光要走4.2年才能到达地球最近的一颗恒星。天狼星距太阳约8.6光年,这已是离太阳比较近的恒星了。牛郎星距离地球15.7光年,织女星距离地球27光年,两者相距11光年,神话传说中的“牛郎织女鹊桥相会”看来太难实现了。因为即使乘现代最先进的火箭,从此地到彼地,也需要几百年。以上仅仅是指银河系里的一些恒星,而银河系之外的一些星系中,离我们就更远了。如织女座有一个星系团,离地球有2000万光年,后发星座的一个星系团离我们有2.4亿光年,北冕星座里有一个星系,离我们有7亿光年,就是说,光从那里照射到我们地球,需要整整7亿年。夜空中闪烁的点点繁星,从我们地球上看来,好像是很微不足道。其实这些小光点,根据现在研究结果表明,它们不是小得可怜,而是大得惊人。众所周知,太阳的直径是地球的109倍,体积是地球的130万倍,而在恒星世界中,太阳顶多算中等个儿。比如牛郎星的直径是太阳的1.7倍,织女星的直径是太阳的2.8倍,天津四的直径是太阳的106倍,参宿四的直径是太阳的900倍,仙王座W星的直径是太阳的1 600倍,即仙王座W星的直径约有22亿千米,它真正可称得上恒星之王。当然,恒星世界里也有体积很小的恒星,比如与地球差不多大小的白矮星,甚至半径仅十几千米的中子星。近些年来的研究结果已充分说明,恒星的质量大都在太阳质量的百分之几至120倍之间,也就是说它们是地球质量的2万倍至4000万倍之间。质量如果过大它就会爆炸,质量如果过小它的中心不会形成很高的温度,也就不会成为恒星。现在已知质量最大的恒星是HD93250星,它的质量是太阳的120倍,仙王座W星质量是太阳的60倍,织女星的质量是太阳的2.4倍,牛郎星质量是太阳的1.6倍,恒星之间的体积可以相差1000万亿倍,而质量相差仅1000余倍,可见恒星之间是有密度差别的,太阳质量是地球的33万倍,可见地球质量与恒星相比,仍是轻得可怜。

有人说恒星是不动的,你天天看它都在一个地方,其实这是一种误解。在我们看来,恒星好像是固定不动,实际上,宇宙间一切物体都在高速运动着,恒星也一样。我们没有感觉到恒星的运动,是因为恒星离我们太遥远太遥远的原因。每颗恒星都有自己的运动方向和速度。地球上的飞机与火箭,比起恒星的运动就好像太慢了,还不如乌龟在爬行。目前,已测出了万颗恒星的宇宙空间运动速度。如毕宿五以每秒54千米的速度在离开我们,北极星以每秒17千米速度向我们奔来,织女星以每秒14千米的速度向我们奔来。在向我们飞来的恒星中,跑得最快的是武仙星座中VX星,它以每秒405千米的速度飞奔着向我们而来,即使一路顺利,它也要20亿年的时间才能靠近太阳系。在离我们而去的恒星中,速度最快的是天鸽座的BD星,它以每秒500千米速度离我们远去。同时,太阳作为一颗恒星,它携带着太阳系全体成员,也以每秒20千米的速度朝武仙座方向运动。如此众多的恒星在宇宙空间各自高速运动着,它们会不会相撞呢?特别是与太阳相撞呢?科学家现已算出这种碰撞的几率,即相当于距离4000千米的两个蚂蚁相对爬行,它们相撞是可想而知了。

有时候在某一星区突然看到一颗原来没有亮的恒星,经过几个月,又突然不见了。有人误认为产生了一个新“恒星”,其实不然,这是因为原来这里本身就有一颗比较暗弱的恒星,由于内部突然爆炸,光度扩大到原来的上万倍,原来看不到,现在就看到了。目前在银河系已发现了200多颗这样的恒星,这又是什么原因呢?其实一个新星的亮度超过原来的1000万倍以上,这样的恒星就是一种超新星现象。所谓超新星是一种恒星体内的自爆现象,发生时异常猛烈,所产生的光亮激增,人们看到的突然提高亮度的恒星就是它所造成的,恒星自爆以每秒几千甚至几万千米的速度向外抛射能量,可以说是天体上最激烈的天体活动。对于超新星的记载,早在我国的宋代就曾记录了一起超新星爆发时的情景:1054年7月的一个清晨,天空突然出现了一颗非常耀眼明亮的星星,竟然在大白天也能看得十分的清楚,这种现象一直持续了23天才渐渐暗淡下去。这是我国记录最早的关于新星爆炸的文字,比西方的文字记录早几百年。后来到了18世纪,有一个英国天文学家用望远镜观察当时出现“客星”的那片天空,发现一团云雾状的东西,其形状有点像螃蟹,人们把它叫做“蟹状星云”。经研究发现,这团星云还在不断膨胀。根据其膨胀的速度及其形状的大小,推算出它开始膨胀的时间正是我国在宋朝时候看到的那颗超新星出现的时间。关于超新星,人们已经发现了很多,但对其爆炸的原因,还属于猜测、设想阶段。目前一种较有说服力的观点是:其爆炸的原因很可能是恒星内层向中心“坍缩”时极其迅速地释放出来的引力势能引起的,这显然同“黑洞”理论有些相仿。根据物质不灭的原理,恒星演化到后期阶段,往往要向外猛烈地抛发大量物质,形成行星状星云。而中央残骸则最终变成一颗致密天体——白矮星或中子星。这种星体体积和地球差不多,但它的密度却是太阳平均密度的10万倍以上。1862年,美国光学家克拉克发现了天狼星的一颗伴星就是一颗白矮星。它的平均密度是每立方厘米175千克(目前已观测到1000多颗白矮星)。

中子星的体积比白矮星更小,质量和太阳相当,但其半径只有十几千米,其密度高达每立方厘米10亿吨以上,中子星上一个核桃大小的东西,在地球上要用几万艘万吨巨轮才拖得动,中子星不仅密度高得惊人,它的温度、压力、磁场也高得惊人,它中心的温度高达60亿摄氏度。它的中心压力比太阳中心压力高3亿倍,它的磁场比太阳磁场高几万亿倍,中子星也是恒星晚年阶段留下的残骸。这种残骸是怎样形成如此高温、高压、高密的中子星呢?根据科学家们分析,由于超新星的爆发,才形成“中子星”。由于爆发产生的巨大的反向压力,把原子里的核外电子挤到原子核里面,与核里的质子结合形成中子。因此,整个星的物质都是中子物质,故残骸便形成中子星。

除了白矮星、中子星之外宇宙间还存在着神秘莫测且具有超力量的黑洞。什么是黑洞呢,它是人们对宇宙空间一个区域的形象称呼。如果宇宙中存在名副其实的黑洞,不但物体掉进去便会消失得无影无踪,而且就连光也休想从那里逃逸出来。它就像一个饥饿的无底深洞,永远也填不饱。黑洞也是一个天体,只不过这个特殊的天体,其密度比中子星更大、引力比中子星更强。因此一切物质与辐射只要落入它的地盘,无不被吸进去吞食掉。

追溯起来,黑洞概念起源于法国著名的数学家拉普拉斯早在1789年的预言。他认为,假如一个天体,它的密度或质量达到一定的限度,我们就会看不到它了,因为光没有能力逃离开它的表面,也就是说,光无法到达我们这里。黑洞引起科学家普遍关注还是在爱因斯坦广义相对论公布之后。人们根据爱因斯坦的理论,就黑洞存在的条件及形成原因等问题,进行了可贵的探索。直到1965年才测到的一束来自天鹅座的X射线,终于打开了人们探测黑洞的大门。黑洞,这一奇特的天体,被当时的天文学家命名为“天鹅座X-1”。经研究证实这是一个明亮的蓝色星体,它还有一颗看不见的伴星,质量要比太阳大10~20倍。又过了几年,经过不断地研究和探索,科学家根据“天鹅座X-1”发射出来的强射线,又找到了编号为HDE226868的星体,它就是X射线的射线源。这是一个巨大无比的星体,质量为太阳的30倍,它围绕另一颗星高速运转。后经研究认为,X射线不是从HDE226868上发射的,而是由绕它运行的一颗伴星上发射的,通过计算,这颗伴星质量是太阳的5~8倍,但很难看到它的位置。但到目前为止,科学家们终于找到了黑洞的源头。从1997年1月公布的哈勃空间望远镜观测成果看,在观测过程中发现三个超大质量的黑洞,它们的质量为太阳的1000万倍至5亿倍。

关于黑洞成因问题,有人认为是由于恒星在其晚年,因核燃料被消耗完,便在自身引力下开始坍缩。如果坍缩星体的质量超过太阳的3倍。那么,其坍缩的产物就是黑洞。还有人认为是超新星爆发时形成的,一部分坍缩的恒星会变成黑洞。也有人认为是在宇宙大爆炸时,因一种特殊的力量,把一些物质挤压得非常致密,便形成了“原生黑洞”。时至今日,虽然黑洞还没被真正捕捉到,但人们对黑洞的存在却是确信无疑的,也许银河系中心就是一个大质量的黑洞,这种想法已被越来越多的观测证实。除了大黑洞之外,很可能还存在比小行星还要小的黑洞,甚至还有人认为地球上也存在黑洞。在科学日益进步的时代,总有一天人们会揭开黑洞的谜底。

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