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第23章 叹为观止的宇宙太空(4)

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VV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33万倍数,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概率,即相当于距离4000千米的两个蚂蚁相对爬行,它们能否相撞就可想而知了。

恒星的体温

这个问题的答案取决于你所说的是什么样的恒星,以及你所指的是恒星的哪一个部位。

在我们能观测到的恒星中,99%以上都和太阳一样,属于称为“主序星”的一类。至于恒星的温度,我们一般是指恒星的表面温度。下面我们就从这里谈起。

任何恒星都具有一种在其自身的引力作用下发生坍缩的倾向,但是当它坍缩时,它的内部会变得越来越热。而当它的内部温度越来越高时,这颗恒星就有一种发生膨胀的倾向。最后,两种倾向会达到平衡。结果,这颗恒星便达到了某种固定的大小。一颗恒星的质量越大,为了平衡这种坍缩所需要的内部温度就越大,因而它的表面温度也就越高。

太阳是一颗中等大小的恒星,它的表面温度为6000℃。质量比它小的恒星,其表面温度也比它低,有一些恒星的表面温度只有2500℃左右。

质量比太阳大的恒星,其表面温度也比太阳高,可达10000~20000℃,甚至更高。在所有已知的恒星中,质量最大因而温度最高、亮度最大的恒星,其稳定的表面温度至少可达50000℃,甚至可能更高。也许可以大胆地说,主序星的最高的稳定表面温度可以达到80000℃。

为什么不能再高呢?质量再大的恒星,其表面温度会不会比这还要高呢?到这里,我们不得不停下来。因为,一颗普通恒星,如果具有这样大的质量,以致它的表面温度竟高达80000℃以上,那么,这颗恒星内部的极高温度就会使它发生爆炸。在爆炸时,也许在瞬间会产生比这高得多的温度,然而当它爆炸之后,剩下来的将是一颗更小和更冷的恒星。

但是恒星的表面并不是温度最高的部分。热会从它的表面向外传播到该恒星周围的一层很薄的大气层(亦即它的“日冕”)。这里的热量从总量上说虽然不算大,但是,由于这里的原子数量同该恒星本身的原子数量相比是很少很少的,以致每一个原子可以获得大量的热供应。又因为我们以每一个原子的热能作为测量温度的标准,所以,日冕的温度高达100万摄氏度。

此外,恒星的内部温度也比其表面温度高得多。要使恒星的外层能够战胜巨大的向里拉的引力,就必须是这样。已经探明,太阳中心的温度大约为1500万摄氏度。自然,那些质量比太阳大的恒星,它们不但表面温度更高,中心温度也同样会更高。同时,对于具有一定质量的恒星来说,其核心的温度一般总是随着它的年龄的增长而越来越高的。有一些天文学家曾试图计算出,在整个恒星爆炸的前夕,其核心的温度可以达到多少度。我所看到的其中一种估算,认为最高可达到60千万摄氏度。

那些不属于主序星的天体,其温度有多高呢?尤其是那些在20世纪60年代新发现的天体,其温度可达到多少度呢?如脉冲星的温度可能达到多少度呢?有些天文学家认为,脉冲星实际上就是非常致密的“中子星”,这种中子星的质量虽然和一颗普通恒星一样大,但是它的直径只有十几千米。这样的中子星的核心温度会不会超过60千万摄氏度这个“最大值”呢?此外,还有类星体,有人认为类星体可能是由数百万颗普通恒星坍缩而成的,既然如此,这种类星体的核心温度又有多高呢?

所有这些问题,迄今为止,还没有人能够回答。

恒星间的吞噬现象

在一般人的心目中,恒星是如此巨大的星体,在宇宙中的存在看不到始终。但是,即使是恒星这样大的星体,也会被“吞食”,这是一件令人难以想象的事情。

长期以来,天体物理学家就预言说:两颗恒星如相离过近,其中一颗很可能被另一颗“吞掉”。现在已发现这种“吞食”现象真的发生了:位于某星云中部相距很近的一对恒星中的一颗被另一颗无情地“吞掉”了。美国阿肯色大学的格拉尔和路易斯安那州立大学的邦迪论证了这一罕见现象。

恒星的老化和潮汐相互作用使双星的运行趋于衰减,这样,两个恒星就越转越近,同时相互运转就越来越快,在此期间恒星又都在逐渐老化着,而老化恒星的命运很可能就变成一颗红巨星。在这种情况下,老化了的恒星外层就会扩展开,形成一层厚厚的但是十分稀薄的气圈。如若这时这颗老化恒星的伴星离得太近,这一外层就会将伴星包裹起来。而伴星一旦进入这一外层,其运行速度就会受气圈阻力而减慢,并且开始螺旋形地向“吞食”它的那颗恒星的中部旋转进去。被“吞食”恒星在逐渐深入灼热深部的过程中失掉的能量则传输给了“吞食”恒星的气圈,这就使气圈的自旋率大大增加了。这种自旋力的增大使气圈中大量稀薄物质冲出形成一个环或晕,这一环或晕则环绕这一系统的中心等距离旋转。这时的中心则是由红巨星的核和它所“吞食”的伴星——两个分开的但又十分靠近的恒星所组成。

最近几年间,格拉尔和邦迪已发现某些红巨星的中心无疑是由相离很近的两个恒星组成的。他们的最新发现是位于巨蛇星座中被定名为艾贝尔41的星云里的一对双星。其双星运行周期仅为2小时43分,这表明两颗星之间相距很近。以前发现的这类双星运行周期在11~16小时(相距更远的双星运行周期的测定需多年时间)。

赞同恒星“吞食”说最早的依据是由托莱多大学的鲍普最先提供的。他发现某黄巨星的运行比预期的要快得多,于是就提出这些黄巨星之所以增加了它们的旋转运动,是由于它们“吞食”了伴星后得到了伴星的角动量。

恒星不仅能“吃掉”恒星,它还能“吃掉”自己的行星。这已被观测研究所证明。

天文学家观察到,麒麟星座中一颗恒星是怎样逐个“吞食”自己的行星的。这颗编号为V838的红巨星的首次爆发是在2002年1月被记录到,在短时间里它成为银河中最明亮的恒星——比我们的太阳明亮60万倍。但是当时科学家还不知道发生了什么,只是到现在才找到解释和原因。澳大利亚悉尼大学天文学家发表文章指出,该恒星每次爆发(在第一次爆发之后接着发生第二次)发生后,恒星会膨胀并“吞食”围绕自己旋转的巨大行星。从哈勃太空望远镜拍摄的照片中可清楚地看到,恒星“吞食”自己行星的情形是如何发生的。科学家认为,根据麒麟星座中发生的情况可以判断,经过10亿年后当太阳变成红巨星时,太阳系行星将面临同样的命运。

星星也会“吞食”星星,宇宙之大,真是无奇不有。

还魂的恒星

1996年2月,一位日本天文爱好者在室外追踪彗星时,突然发现一颗亮星出现在人马座里,像火炬一样闪耀辉光。这位名叫樱井的爱好者以为自己发现了新星,按照国际惯例,他立即向国际天文协会作了报告。

樱井的发现很快在世界范围内传播开来,天文学家们纷纷把望远镜指向人马座天空。的确,这是一颗新发现的星。在大西洋东北部群岛上的望远镜很快看到了它,在美国德克萨斯天文台的大望远镜拍到了它的光谱,智利的望远镜也观测到了它。为了表彰樱井的成绩,国际天文协会将它命名为“樱井星”。

于是研究者纷至沓来,随着研究的深入,樱井星的新星资格出现了信任危机。新星是一种特殊天体,它的亮度只在几天内增加几百倍到几十万倍,几个星期后逐渐变暗,最后恢复如初。而樱井星在几个星期后依然光辉灿烂,耀眼闪光。两年以后,天文学家还能在它周围的微弱气体中观测到余晖。分析表明,这是一颗温度为6000℃、大小与地球差不多的白矮星,它的光是由濒临死亡的星收缩产生的。

白矮星是体积小,光度暗,颜色白而带蓝的星,是恒星世界的“侏儒”。因为它白而小,所以叫它白矮星。它的直径同我们的地球差不多,质量却有太阳那么大,是一种密度很大的星。

白矮星收缩到地球大小时,突然膨胀开来,并且继续膨胀下去,像正在充气的气球一样,成为体积很大,腹内空空的红巨星或红超巨星。樱井星在两年内膨胀到100个太阳大小,成为星星世界的庞然大物。到1998年底变成一颗冷而亮的红超巨星,直径约有150个太阳直径大。这时,它里面继续收缩,外面继续膨胀,外壳与内核逐渐分离。膨胀的外壳变成云雾状的“行星状星云”,留在星云中心的恒星内核经过一番“脱胎换骨”改造后,变成隐没在它自己抛出的碎片和尘埃云中的白矮星。

樱井星在星际尘埃中悄然“消失”后又复活了,并且踏上新的征途,演出一幕惊心动魄的“活报剧”:以每秒数百千米的速度向空间吹出气体。这出“戏”吸引了不少天文学家,他们一方面用大望远镜观看它的精彩“表演”,一方面探索它起死回生的“还魂术”。或许有人以为它是宇宙怪胎吧?其实,樱井星绝不是浩瀚宇宙中稀有之物,而有它的“同志加兄弟”。据天文学家估计,宇宙中约有20%的小质量恒星在走向自己坟茔的过程中可以运用“还魂术”起死回生。因为恒星是在核反应中“燃烧”自己体内的氢来维持生命的,所以恒星的“还魂术”就是依靠对流过程把它周围的氢“翻腾”到核心区域进行核反应。在这个反应过程中,生成物越来越重,因此这种星的周围缺乏氢元素而富含重元素。目前在银河系中,像这样周围缺乏氢的白矮星至少有5个,它们都在过去某些时候死而复生过。表面上看,浩繁的银河系中只有5颗死而复生的星,数目并不多。其实,情况并非如此,只是它们复活的时间短促,我们没机会看到罢了。

科学界苦苦寻找的“X行星”

太阳系有没有第十颗大行星呢?长期以来天文学界争论不休。一些科学家为了论证和寻找这颗未知的星体,不惜耗费大量心血。不知道不等于不存在,有人已经迫不及待地称这一未知星体为“冥外行星”或者“X行星”了。

目前人类已知太阳系有八大行星,按照它们同太阳的距离由近到远,这些大行星依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。其中,水星、金星、火星、木星和土星,都是人类的“老相识”。早在人类进入文明历史之前,这5颗星体就已经被长期观测了。至于地球,它的行星身份要到天文学有了突飞猛进的16世纪,才被正式确定。至此人们认识到,太阳系大行星家族共有6个成员。其他3个成员是人类在以后长达150年间逐一发现的,1781年发现天王星,1846年发现海王星,1930年发现冥王星。

太阳系里不断地“添丁进口”,这就提示人们:冥王星是否就是太阳系最远、最后一颗大行星呢?太阳系里是否还有未被发现的其他大行星呢?位次已经排到了“老九”,“第十颗”自然引起科学家们极大的探索兴趣。有人顺口称它“冥外行星”(冥王星之外的行星),有人意味深长地称它是“X行星”——X代表未知数,也是罗马数字中的“十”。

人们为什么对一颗尚未证实的行星那样津津乐道呢?如上所说,发现天王星、海王星和冥王星的过程本身,就是对大胆猜测和努力探索“第十大行星”的一个有力支持。

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