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第8章 银河系大探秘(2)

后来,王母被牛郎和织女的坚贞爱情所感动,便同意让牛郎和孩子们留在天上,每年七月七日,让他们相会一次。

从此,牛郎和他的儿女就住在了天上,隔着一条天河,和织女遥遥相望。

牛郎织女相会的七月七日,成群的喜鹊飞来为他们搭桥。鹊桥之上,牛郎织女团聚了!

神话毕竟是神话,牛郎与织女要在一夜之间相会是不可能的。牛郎星和织女星都是离我们非常遥远的恒星。在天文学上,测量恒星之间的距离,大多用“光年”来计算。光年就是每秒钟走30万千米的太阳光在1年里所走的距离。牛郎星离我们有16光年,织女星离我们有27光年,它们都比太阳还要巨大,只因为它们离我们十分遥远,所以看上去只是小小的光点。

恒星的“恒”字,是和行星的“行”字相对而言的。实际上,宇宙中没有一个星是绝对地“恒”,每个星都在动,只是动多动少而已。牛郎星每年在天球上移动0.658角秒,此外,每秒钟还以26千米(93600千米/小时)的速度离开我们往外跑。所以,牛郎星在空间的速度比地上最快的客机还快几十倍。

织女星动得慢一点,它每年在天球上移动0.345角秒,以14千米/秒的速度离开我们往外跑。

牛郎星和织女星都比太阳大得多、亮得多。为什么我们看起来只是两小点的光呢?3卩是因为这两个恒星比太阳离我们远得多。牛郎星的光度为太阳的10.5倍,直径大0.7倍,质量差不多大0.7倍。织女星的光度等于太阳的60倍,直径等于太阳的2.76倍,质量差不多等于太阳的3倍。所以,织女星比牛郎星大,比牛郎星亮,比牛郎星重,算来还是牛郎星的大姐姐。牛郎星离我们的距离为154万亿千米,比太阳远100万倍;织女星离我们的距离为250万亿千米,比太阳远170万倍。织女星不仅比牛郎星大好些、亮好些,而且又远好些,所以我们看起来两个星差不多一样亮。光从牛郎星来到我们的眼里,需要16年4个月;光从织女星来,需要26年5个月。牛郎和织女两星不是在同一方向,两星之间的距离是16.4光年。无线电波的速度和光一样,假使牛郎想打一个无线电话给织女,得等32年才有收到回电的可能。

人类在欣赏它们灿烂光辉的时候,竟幻想出一个哀艳动人的故事来。

银河系到底有多大

夏夜的晴空,银河高悬,像一条天上的河流,故此有“天河”“河汉”之称。西方人称它为“牛奶路”。在中国境内,可以看到银河自天蝎座起,经人马座特别明亮的部分,到盾牌座而止。

银河那烟霭茫茫的景象引起诗人无穷的遐想,但是天文学家却一直难见其庐山真面目。17世纪,伽利略首先用望远镜观察银河。他发现,这是一个恒星密集的区域。后来英国人赖特提出了银河系的猜想,并具体描绘出了银河系的形状。

他假定,银河系像个“透镜”,连同太卩日系在内的众星位于其中。

18世纪,英国天文学家赫歇尔父子对赖特的猜想进行了验证。

他们发现银河系中心处恒星很多,而离中心越远恒星越少。他们的观测表明,银河系确是一个恒星体系,并且其范围是有限的,太阳靠近银河系中心。他们估计,银河系中有3亿颗恒星,其直径为8000光年,厚1500光年。

荷兰天文学家卡普亭的观测进一步证实了赫歇尔父子关于银河系形状的观测结果。1906年,他估计银河系直径为23000光年、厚6000光年;1920年,他测算的银河系直径为55000光年,厚11000光年。这一结果比赫歇尔父子的测算结果大了400倍。

1915年,美国天文学家卡普利研究了许多球状星团的变星,发现太阳并不在银河系中心,而距3卩里约5万光年,并朝向人马座,银河系直径有30万光年。

20世纪80年代,人们测得的银河系数据是,质量相当于2000亿个太阳的质量,直径为10万光年,厚2000光年,太阳距银河系中心2.5万光年。

银河系的旋涡结构

20世纪30年代,人们开始破解银河系旋涡状结构之谜。到了20世纪40年代,荷兰科学家赫尔斯特认为冷氢能发出一种射电辐射。可惜当时被德国占领的荷兰,科研工作陷于停顿,赫尔斯特没能对这一问题做进一步的研究。到1951年,探测这种辐射的工作由美国天文学家尤恩和珀塞尔完成。

这项探测工作非常重要,科学家们在测定氢云的分布和运动的基础上,发现了银河系的螺旋结构,又进而发现许多河外星系也是螺旋结构。

到现在为止,人们已发现银河系有四条对称的旋臂,其中的三条是靠近银心方向的人马座主旋臂、猎户座旋臂和英仙座旋臂。太阳就位于猎户座旋臂的内侧。20世纪70年代,人们通过探测银河系一氧化碳分子的分布,又发现了第4条旋臂,它跨越狐狸座和天鹅座。1916年,两位法国天文学家绘制出这4条旋臂在银河系中的位置,这是迄今最好的银河系旋涡结构图。

为什么银河系会存在旋涡结构呢?通常的观点认为是由于银河系的自转。20世纪20年代,荷兰天文学家奥尔特证明,恒星围绕银心旋转就像行星围绕太阳旋转一样,并且距银心近的恒星运动得快,距银心远的运动得慢。他算出太阳绕银心的公转速度为每秒220千米,绕银心一周要花2.5亿年。

不过,也有持不同观点者。1982年,美国天文学家贾纳斯和艾德勒发现,银河系并没有旋涡结构,而只是一小段一小段的零散旋臂,旋涡只是一种“幻影”。

银河系究竟有没有旋涡结构?是大尺度连续的双臂或四臂结构?还是零散的局部旋臂?这还都需要我们去探索和研究。

银河系存在大型黑洞

科学家认为,宇宙中每个星系的中央一般都盘踞着一个巨大的黑洞,银河系也不例外。美国天文学家通过观测银河系中心附近三颗恒星的运动,进一步证实了银河系中心附近存在一个大型黑洞。

黑洞是由一颗或多颗行星坍缩形成的致密天体,引力极强,在它周围被称为“事件视界”的区域里,连光也无法逃逸,因此无法直接观测到。但黑洞周围的物质在被吞噬时,温度会升得极高,释放出大量X射线。通过观察这些射线,就能确认黑洞存在。

科学界普遍认为,银河系中心附近的一个特殊射电源——半人马座可能是一个大型黑洞,它的质量约为太阳的260万倍,离地球约2.6万光年,尺寸与太阳到火星的距离相当。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家在英国《自然》杂志上报告说,他们找到了表明半人马座射电源是黑洞的新证据。

从1995年起,科学家使用设在夏威夷冒纳凯阿火山上、口径为10米的“凯克”望远镜,对该射电源附近的三颗恒星进行了历时4年的观测。他们通过短时间曝光降低地球大气湍动造成的图像抖动,从而较为精确地观察恒星位叠的变化。结果发现,这三颗恒星绕该射电源运行的向心加速度很大,表明射电源对它们有极强的引力作用。这意味着,该射电源很有可能是一个巨大的黑洞。

银河系中地球兄弟众多

根据科学家对太阳附近其他恒星所发光线的最新一项研究显示,虽然以人类目前的技术还不能发现它们,但在我们的星系中的确存在着几十亿颗类似地球的行星。

加拿大天体物理学院的诺曼·穆雷博士称他所研究的恒星中,有一多半都包含一种坚硬的富含铁质的物质。根据这一现象,科学家们完全有理由认为这些恒星周围一定有一些物质在环绕着它们运转,而这些物质的大小可能会和地球差不多。科学家们正使用一切技术对太空中的星进行观测,目前为止除了太阳系以外,在其他恒星周围发现的行星只有55个,而这55个行星中绝大多数都是体积非常庞大而且运行轨迹不同寻常的星体。天文学家认为要想发现地球般大小的行星必须使用新的技术和下一代的望远镜。但一种间接的统计方法可以表明在我们的星系中实际上存在着很多较小的行星。

穆雷博士对450多颗和太阳一样进人中年的恒星进行了观测,其中有20颗已经进人了老年期。所有这些恒星与地球间的距离都在325光年以内,对它们进行分析后发现很多恒星光球中,或是它们的表面,有很多铁质。根据科学家们对太阳系的研究可以得出以下结论:这些铁质很有可能是由于目卩些围绕该恒星运转的小行星在运转过程中受到重力影响而脱落的。

穆雷博士强调说现在还没有直接证据证明这些恒星周围就存在着地球大小的行星,但根据模拟测试,如果在一个星系中存在足够的陆地物质的话,最终肯定是会形成地球般大小的行星。

银河系里还有其他生命吗

人类在探索宇宙奥秘的同时也在不断询问:我们在宇宙中到底是不是独一无二的?别的星球上或邻近的星球上究竟还有没有生命存在?

众所周知,生物进化的过程如此漫长,拿它和恒星演化的时间去对比也没有什么不恰当。天上有的恒星是那么年轻,甚至爪哇猿人曾经是它们诞生的见证人。在这种恒星周围的行星上,目前高级生物还来不及形成,大质量恒星发光发热只有几万年,这对于生物进化来说实在太短暂了。看来合适的对象只有从质量相当于或小于太阳的恒星中去找。

除了百分之几的少数例外,银河系中恒星的发热年代都很长,足以使智慧生物渐渐形成。但尚不清楚的是这些恒星有没有行星围绕着它们转,因为只有在围绕恒星公转的天体上才能具备液态水所需的温度。

可惜天文学家对别的恒星周围的行星还一无所知。由于它们实在太遥远,即使离我们最近的一些恒星确有这种伴侣天体绕它们转,人们也还没有能做到用望远镜直接观测这些微乎其微的对象。

生命离不开液态水。我们想知道,在某行星上是不是已经存在类似人类甚至进化阶段更高的生物。南非德兰士瓦省翁弗瓦赫特的发掘结果告诉我们,早在35亿年前地球上就存在过比较高级的单细胞生物蓝藻,而人们估算的地球年龄只比这个数字大10亿—15亿年。所以我们要搜索的对象星周围应该具备这样的条件,使原始生物至少有40亿年之久能稳定地向较高级生物进化。

科学家研究发现,生物所在的行星与恒星的距离与生物的产生有关。可是,行星与各自恒星的距离是否合适呢?一个行星至少应该满足的条件是它与所属恒星的距离使得辐一·在它表面造成液态水所需的温度。

在太阳系中,水星极靠近太阳,而离太阳比火星更远的所有外行星则受阳光照射太弱,不够温暖。另一J的恒星周围的行星我们始终还没有见到,怎样才能知道它们之中有多少已经具备了距离恒星恰到好处的条件呢?地球无疑处在太阳系生命带内部,火星和金星靠近此带边缘。科学家发现金星表面温度超过450F,经过取土分析并没发现生物细胞的任何迹象。

一个行星必须同时满足许多条件才能栖息生物,天体具备适于生物生存的气候是多么稀罕。除了有液态水,适宜的气候也是生命产生的一个重要因素。科学家指出,只要把我们对太阳的距离缩短5%,地球上的生物就会因热不可耐而不能生存。这段距离只要加长1;,地球就要被冰川覆盖。我们所居住的行星的伸缩余地是不大的,因此,外部条件合适、使生物能进化到较高级阶段的行星,在银河系中最多只有100万个。

科学家还发现,除了少数例外,整个宇宙中化学元素的分布大体上是相同的,银河系中离我们最遥远的恒星,甚至别的星系中的恒星,它们的化学组成和太阳一样,大多由氢、氧和其他的化学元素组成。

因此,科学家认为,即使是在一个遥远的但气候适宜的行星上,也能找到构成一切有机分子所需的各种物质。然而,从这类简单有机化合物向那些构成生命基础的复杂分子演变,是一条漫长的道路。凡是可能孕育生命的场所,生物实际上都已出现,那么银河系中可能有着100万个居住生物的行星,这些生物也许各自都已演变了40亿年,只不过它们理应处在各自不尽相同的进化阶段罢了,甚至有些行星上的生物已达到智能生物阶段了。

银河系到底有没有其他生物存在?迄今为止,还是一个谜。

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