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啟明星與長(zhǎng)庚星 有時(shí)候,，在天剛朦朦亮?xí)r，東方的天空會(huì)出現(xiàn)一顆明亮的星星,，它晶瑩透亮,，光芒四射，美麗極了,。這顆星古時(shí)稱為“啟明星”,，意思是隨著它的出現(xiàn)，天就要亮了,。而有的時(shí)候,，在黃昏時(shí),，我們?cè)谖鞣降牡仄骄€上空,，也會(huì)看到一顆特別明亮的星星。隨著天越來(lái)越黑,，這顆星更顯得光輝燦爛,，像一盞明燈高掛天宇，引人注目,。這顆星古時(shí)稱為“長(zhǎng)庚星”,。 啟明星與長(zhǎng)庚星實(shí)際上是同一顆星，是九大行星之一的“金星”,，西方稱為“維納斯”,。維納斯是古羅馬神話中“愛與美”之神的名字。 金星,，在我國(guó)古代又稱為“太白金星”,，這是由于她發(fā)射出白色的光輝。金星與其他幾顆行星（水星,、木星,、火星、土星）早在春秋戰(zhàn)國(guó)以前就發(fā)現(xiàn)了,。由于它們?cè)谔炜罩袥]有固定的位置,，不停地游蕩著，故此稱為“行星”,。以別于似乎固定不動(dòng)的眾多的“恒星”,。大約到了16世紀(jì)時(shí)，才確定我們?nèi)祟惥幼〉牡厍蛞彩且活w行星,。所有行星都圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),，旋轉(zhuǎn)的軌道是接近于圓形的橢圓形,。 金星的軌道在地球軌道以內(nèi)，所以從地球上看去,，當(dāng)金星在太陽(yáng)前面與背面時(shí),，都見不到。只有當(dāng)金星離開太陽(yáng)有一定角距時(shí),，才能看到,。金星在太陽(yáng)的西邊時(shí)，我們可以在日出前的東方看到,。此時(shí)的金星為啟明星,；而當(dāng)金星在太陽(yáng)的東邊時(shí)，我們可以在日落后的西方地平線上看到,，此時(shí)的金星為長(zhǎng)庚星,。 金星在距離太陽(yáng)最大角距時(shí)，稱為東大距與西大距,。東,、西大距時(shí)，是觀察金星的最好時(shí)候,。此時(shí)金星的高度大,，在天空出現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)。 那么,，金星為什么這么明亮呢,？ 金星是顆行星，它本身不發(fā)光,。它的光輝是反射太陽(yáng)光而來(lái)的,。其他行星也是反射太陽(yáng)光而發(fā)亮的。既然是反射光,，那反射多少就取決于行星表面的反射本領(lǐng)了,。比如太陽(yáng)光以100份射入某顆行星，而某顆行星將其中的15份反射出來(lái),，就說(shuō)這顆行星的反射率（或反照率）為15％或0．15,。各行星表面的結(jié)構(gòu)不同，它們各自的反射率就不一樣,，比如,，水星的反射率為0．05，火星的為0．15,，木星為0．44,，土星為0．42。而金星的反射率最大，為0．59即接近于60％,。在我們地面上,，只有新下的雪反射率才比金星大一些（為80％），而巖石,、巖灰與木炭的反射率僅為0．07,。 由此可見，金星特別明亮,，是由于它表面的反射率很大,。原來(lái)，金星大小跟我們地球差不多（金星半徑為6096公里,，地球平均半徑為6371公里）,，但它表面包著一層濃厚的大氣，而大氣的成分主要是二氧化碳（占全部大氣的97％左右）,，靠著這層大氣反射,、散射太陽(yáng)光，因而顯得明亮,。 從我們地球上看去,，金星特別明亮還有一個(gè)重要的條件，就是它離太陽(yáng)及地球都不太遠(yuǎn),。金星距離太陽(yáng),，只有日地距離的70％,，約1億零8百萬(wàn)公墜,。它所得的太陽(yáng)光的輻射當(dāng)然就比較大了。木星體積比地球大1300多倍,，但木星離太陽(yáng)遠(yuǎn)（約為日地距離的5倍多）,，它所得太陽(yáng)光就少，故此不如金星明亮,。 從地球上看去,，金星是最近我們的一顆行星，它離地球最近時(shí)約有4干萬(wàn)公里,，比地球的另一個(gè)近鄰行星——火星,，最近地球時(shí)的距離要近1千萬(wàn)公里以上。同樣亮度的天體,，有的離我們近些,，看來(lái)就亮些：而有的離我們遠(yuǎn)些，看來(lái)就暗些,。金星離地球近些,，所以看來(lái)就亮些。 金星具有上述幾個(gè)得天獨(dú)厚的條件,，使它成為全天最亮的星星,。 但是,，金星最亮的時(shí)候，并不是在它距地球最近的時(shí)候,。當(dāng)金星位置在太陽(yáng)和地球中間時(shí),，你為“下合”，其相對(duì)的一點(diǎn)為“上合”,。在下合附近,，太陽(yáng)光照亮的金星的半球，恰巧背對(duì)著我們,，所以我們是見不到金星的,。只有在離下合有一段距離時(shí)，才可見到金星最亮,。按時(shí)間算,，在離下合之前與之后一個(gè)月多一點(diǎn)的時(shí)候?yàn)樽盍痢１热?994年11月2日金星下合,，在此之前的9月29日金星最亮,，亮度達(dá)—4．7等，在11月 2日之后的1994年12月 9日,，又是金星最亮,。到了1995年初，金星離地球越來(lái)越遠(yuǎn),，它的亮度就逐漸降低了,，年初為—4．7等，年中為—3．9等,，1995年底為—4．0等,。 流星部落 在晴朗的夜空中，常常會(huì)看到飛流而過(guò)的一道亮光,，人們稱它為流星,，民間也叫賊星。對(duì)此,，常有人說(shuō)：這是星星掉下來(lái)了,。它們真是我們?cè)谔炜湛吹降牧列堑粝聛?lái)了嗎？當(dāng)然不是,。那些亮星離我們非常遙遠(yuǎn),，體積都比地球大得多，怎么可能往地球上掉呢,？我們知道,，在行星際空間有許多塵埃物質(zhì)和大小不等的破碎的固體物質(zhì)。當(dāng)它們和地球接近或地球穿過(guò)它們之中的時(shí)候，這些固體物質(zhì)便以每秒十幾公里至幾十公里的速度撞入地球大氣層,，與大氣產(chǎn)生激烈的摩擦,，從而生熱發(fā)光，這就是我們看到的流星現(xiàn)象,。流星現(xiàn)象通常都發(fā)生在離地面80至120公里的高空,。每夜都可以看到一些流星。但是這些單個(gè)出現(xiàn)的流星的方位,、亮度和時(shí)間是不同的,。就一日而言，后半夜的流星要比前半夜多,。 流星體是圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的塵粒和固體塊,。流星體數(shù)量極多，形狀不規(guī)則,，大小相差懸殊,。大流星體像一座山丘，小流星體連肉眼也無(wú)法辨認(rèn),，通常只有砂粒和小石子那樣大小,。它們繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈子的時(shí)候，有時(shí)會(huì)跑到地球附近,。當(dāng)它們一旦闖入地球大氣層,，就以極快的速度與空氣摩擦和碰撞，產(chǎn)生很高的溫度,，因而燃燒發(fā)光,，在夜空中留下一道燦爛的光輝，這就是流星有些明亮的流星過(guò)后,，還會(huì)留下一條明亮的痕跡,，叫做“流星余跡”。 較大的流星體隕落時(shí)產(chǎn)生的流星現(xiàn)象叫火流星,。這種流星體在稠密的地球低層大氣內(nèi)高速運(yùn)行時(shí)，由于它大量的物質(zhì)在大氣中揮發(fā)燃燒,，發(fā)出耀眼的光芒,，看起來(lái)像一條巨大的火龍，常伴有雷鳴聲,，這就是火流星,。明亮的火流星能把廣大區(qū)域照得如月明之夜，甚至如同白晝,。當(dāng)天空中的流星余跡被掩沒時(shí),，又會(huì)出現(xiàn)煙柱似的塵埃余跡，可持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。人們根據(jù)這一塵埃余跡可以推測(cè)出高層大氣內(nèi)的風(fēng)向和風(fēng)速等,。 1930年,，前蘇聯(lián)伏爾加河上空曾出現(xiàn)一次罕見的火流星。當(dāng)年4月30日下午1時(shí),，人們突然看到天上飛來(lái)一個(gè)圓圓的“火球”,，比月球稍小一些，后面拖著一條長(zhǎng)長(zhǎng)的“火鏈”,，約飛行了5秒鐘就消逝了,。在消失的地方升起一股煙云，逐漸變濃,，持續(xù)5分鐘,，直到煙消云散之后，人們還聽到劇烈的轟鳴聲,，猶如發(fā)射火炮,，一直延續(xù)了半分鐘之久。 有時(shí),，夜空中出現(xiàn)的流星很多,，仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們好像都是從一個(gè)方向射出,，構(gòu)成令人心曠神怡的天象,。這種天象稱為流星雨。 1872年11月27日,，歐洲一些地區(qū)曾遇到一場(chǎng)罕見的流星雨,，人們看到大群大群的流星從仙女座中迸發(fā)出來(lái)，像節(jié)日焰火一般,，壯麗非凡,。這場(chǎng)流星雨從傍晚7時(shí)一直持續(xù)到午夜1時(shí)，流星總數(shù)達(dá)16萬(wàn)顆之多,，在流星隕落的高潮期間,，每秒鐘隕落的流星竟達(dá)10～15顆之多。但通常的流星雨往往每秒鐘只隕落一兩顆流星,。 流星雨原本是某些彗星瓦解后遺留下來(lái)的碎片和冰決,，當(dāng)它們與地球相遇時(shí)，成群結(jié)隊(duì)的碎片和冰決在大氣層中因摩擦而燃燒和發(fā)光,，便形成流星雨現(xiàn)象,。每回流星雨出現(xiàn)時(shí)，似乎所有的流星都是從天空中的某一點(diǎn)發(fā)射出來(lái)的,，這一點(diǎn)叫“輻射點(diǎn)”,。通常流星雨的名稱就用輻射點(diǎn)所在的星座名稱來(lái)命名的,，如前面提到的流星雨是從仙女座迸發(fā)出來(lái)的，就叫它為“仙女座流星雨”,，這個(gè)流星雨是由比拉彗星瓦解后的碎塊和冰決所形成的,。 星海中的路燈 對(duì)我國(guó)廣大地區(qū)來(lái)說(shuō)，北極星和北斗七星常年可見,。在壯麗的恒星天空中,，它們像指路燈塔，似報(bào)時(shí)鳴鐘,，自古以來(lái)就是人們最熟悉的星星朋友,。北極星現(xiàn)在在很靠近地球北極所指向的天空，因此,，看起來(lái)它總在北方天空,。正是因?yàn)樗幍奈恢弥匾糯竺Χ?。其?shí),，按亮度它只是一顆普通的二等星，屬于“小字輩”,。它離我們約400光年,。北極星屬于小熊星座中最亮的恒星，也叫小熊座α星,。中國(guó)古代稱它為“勾陳一”或“北辰”,。在星座圖形上。它正處于小熊的尾巴尖端,。說(shuō)到這里,，或許你要問：小熊星座α星永遠(yuǎn)享受北極星的尊稱？或者說(shuō),，地球自轉(zhuǎn)軸的北極永遠(yuǎn)指向這顆星嗎,？首先應(yīng)該指出，地球自轉(zhuǎn)軸也是在周期性的緩慢擺動(dòng),。因此,，地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空位置自然也是變動(dòng)的?？梢?，北極星的“皇位”也存在輪流坐莊的可能。天文學(xué)家們?cè)缫阉愠觯?5000年前,，北極星不是現(xiàn)在小熊座α星，而是天龍座α星,，中國(guó)古代稱它為右樞,。那時(shí)右樞獲得北極星的殊榮,。到公元1000年，也就是中國(guó)北宋初年的時(shí)候,，地球北極指向的天空離現(xiàn)在北極星——小熊座α星的角距還有6度,。可見,，那時(shí)它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能作北極星?，F(xiàn)在地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空離小熊座α星的角距只有約1度。目前地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空正以每年15角秒的速度接近小熊座α星,。到公元2100年前后,，地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空和小熊座α星之間的角距最小，僅有約有28角分,。似乎這時(shí)它的“地位”才達(dá)到北極星的頂峰,。然而，從此以后,，地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空將逐漸遠(yuǎn)離小熊座α星,。到公元4000年前后，仙王座γ星將成為北極星,。到公元14000年前后,，天琴座α星——織女星將獲得北極星的美名。那時(shí)人們?cè)僬勂鹋＠珊涂椗墓适聛?lái),，織女星“入主北極星的皇位”身份,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)牛郎星。地球自轉(zhuǎn)軸這樣擺動(dòng)一周的時(shí)間,，大約是26000年,。這說(shuō)明一切事物都是在運(yùn)動(dòng)的，靜止只是相對(duì)的,，運(yùn)動(dòng)變化才是永恒的,。 北斗七星屬于大熊星座的一部分，北斗七星位于大熊的背部和尾巴,。這7顆星中有6顆是2等星,，1顆是3等星。通過(guò)斗口的兩顆星連線,，朝斗口方向延長(zhǎng)約5倍遠(yuǎn),，就找到了北極星。認(rèn)星歌有：“認(rèn)星稱從北斗來(lái),，由北往西再展開,。”初學(xué)認(rèn)星者可以從北斗七星依次來(lái)找其他星座了,。 古人把北斗七星作為一種永恒的神圣的象征,。難道北斗七星組成的圖形永遠(yuǎn)不變嗎,？它永遠(yuǎn)是找北極星的“工具”嗎？當(dāng)然不是這樣,。宇宙間一切物體都在運(yùn)動(dòng)和變化之中,，恒星也不例外。既然恒星也在運(yùn)動(dòng),，那么,，北斗七星組成的圖形當(dāng)然也在變化。實(shí)際上,，這7顆恒星離我們的距離不等,，在60～200光年之間。它們各自運(yùn)行的方向和速度也不一樣,。7顆星大致朝兩個(gè)方向運(yùn)行,，搖光和天樞朝一個(gè)方向，其他5顆基本朝一個(gè)方向,。根據(jù)它們運(yùn)行的速度和方向,，天文學(xué)家們已經(jīng)算出，它們?cè)?10萬(wàn)年前,。組成的圖形和10萬(wàn)年后組成的圖形,，都和今日的圖形大不一樣。 天狼星的伴侶 連接獵戶座腰帶上的3顆星,，向東南延長(zhǎng)到它們間距的約7倍長(zhǎng),，就會(huì)看到青白色的天狼星。天狼星屬大犬座,，正好在大獵犬嘴巴上,。在古埃及，每當(dāng)天狼星在黎明時(shí)從東方地平線升起的時(shí)候,，正是一年一度尼羅河泛濫的季節(jié),，此時(shí)，大地回春,，埃及人便開始了播種耕耘,。由于天狼星的出沒和古埃及的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，所以人們特別崇拜它,。 天狼星是除太陽(yáng)外全天空中用肉眼看起來(lái)最亮的恒星,，是距離我們較近的恒星之一，它的距離為8．7光年,。它還是自行（在垂直視線方向移動(dòng)的角度的大?。O快的恒星，平均每年自行稍大于1″,。1834年德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾開始研究天狼星的自行,。1844年他發(fā)表文章指出,，天狼星的運(yùn)動(dòng)很不規(guī)則,，在大球上的軌跡不像其他恒星那樣沿一條直線運(yùn)動(dòng),，而是在天球上畫下一道波紋狀的路線。這種現(xiàn)象引出這樣一個(gè)結(jié)論：天狼星實(shí)際是一對(duì)雙星,，天狼星的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),，是由于它圍繞雙星系統(tǒng)的重心作軌道運(yùn)動(dòng)所造成的。 貝塞爾的文章發(fā)表以后,，由于當(dāng)時(shí)并未找到天狼星的伴星,，人們認(rèn)為它可能是個(gè)暗黑的看不見的星，此后也就沒有人再注意這個(gè)問題了,。19年以后,，美國(guó)望遠(yuǎn)鏡制造家克拉克制造了一架口徑為46厘米的折射望遠(yuǎn)鏡，他在試驗(yàn)這架望遠(yuǎn)鏡時(shí),，終于發(fā)現(xiàn)天狼星附近的“看不見的伴侶”,，這個(gè)雙星系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為50年。根據(jù)雙星的運(yùn)動(dòng),，進(jìn)一步求出了伴星的質(zhì)量,，結(jié)果是天狼星的質(zhì)量與太陽(yáng)的質(zhì)量差不多。但是,，天狼伴星的亮度卻只有太陽(yáng)的幾百分之一,，它的溫度并不低，約為10000K左右,。 什么原因使得天狼星的伴星這么暗呢,？原來(lái)它的體積太小了，只有太陽(yáng)體積的百萬(wàn)分之幾,。因此,，人們把這類恒星稱為白矮星。 天狼伴星的體積比地球大不了多少,，質(zhì)量卻和太陽(yáng)質(zhì)量差不多,，這意味 10 3著它的密度非常大，為10公斤／米,，即每立方米的天狼伴星物質(zhì)的質(zhì)量約1000萬(wàn)噸,。白矮星上1噸重的材料可以放在火柴盒里，可以想象它的密度之大,！ 最早發(fā)現(xiàn)的另一顆白矮星是波江座40號(hào)星的伴星?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)白矮星1000顆左右。由于它們的亮度太小,，使用大望遠(yuǎn)鏡也只能看到距離較近的白矮星,，實(shí)際上,，白矮星的數(shù)目比現(xiàn)在知道的要多得多。白矮星的密度 為什么白矮星的密度如此之高,？根據(jù)白矮星的半徑和質(zhì)量可以算出它表 7 9面的重力等于地球表面重力的10～10（1000萬(wàn)～10億）倍,。在這樣高的壓力下，組成白矮星的物質(zhì)的原子都被壓碎了：電子脫離了它原來(lái)在原子中的軌道變成自由電子,。我們知道,，原子是由原子核和電子組成，原子的質(zhì)量大 -8部分集中在原子核上,，而原子核占的空間很小,，如氫原子核的半徑只10厘 -13米（一厘米的一億分之一），而氫原子核（質(zhì)子）的半徑只有10厘米（一厘米的十萬(wàn)億分之一）,。原子被壓碎,，在強(qiáng)大的壓力下，原子核排得更緊密了,，因此單位空間內(nèi)包含更多的物質(zhì),，即是說(shuō)密度大大增高了。這種自由電子氣體叫作簡(jiǎn)并電子氣體,。簡(jiǎn)并電子氣體壓力與白矮星強(qiáng)大的重力平衡,，維持著白矮星的穩(wěn)定。白矮星質(zhì)量越大,，重力越大,，簡(jiǎn)并電子氣體壓力就抵抗不住星體的引力收縮，白矮星就會(huì)進(jìn)一步坍縮成密度更高的天體,。印度出生的美國(guó)天體物理學(xué)家錢德拉塞卡研究了白矮星的物態(tài),，得出它的質(zhì)量極限為1．4個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。當(dāng)質(zhì)量大于1．4個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量時(shí),，白矮星是不穩(wěn)定的,，引力坍縮將使它變?yōu)槊芏雀叩闹凶有腔蚝诙础０装堑难葑兣c壽命 白矮星是恒星生命史的晚期天體,，是快要死亡的天體,。它是如何演變來(lái)的呢？ 現(xiàn)代恒星演化理論告訴我們：恒星是由星云收縮而形成的,，星云中主要的成分是氫,，星云收縮，溫度不斷升高,，密度不斷增大,。當(dāng)溫度升高到700萬(wàn)K時(shí)，氫就會(huì)熔合在一起發(fā)生熱核聚變，產(chǎn)生大量的光和熱,，這時(shí)恒星便誕生了,。依靠氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻?yīng)，恒星度過(guò)一生的青壯年時(shí)期,。當(dāng)核心的氫燃料消耗光的時(shí)候,，核心溫度升得更高，引發(fā)氦聚變反應(yīng),，恒星膨脹變成一顆又紅（表面溫度較低）又大的紅巨星,。紅巨星進(jìn)一步演化，其外層氣體由于膨脹慢慢擴(kuò)散到宇宙空間去,，而星體核心部分演化成白矮星。當(dāng)星核質(zhì)量大于白矮星質(zhì)量極限時(shí),，星核便會(huì)演化為中子星或黑洞,。到了這個(gè)階段，恒星便進(jìn)入老年垂死階段,。這時(shí)氫,、氦等熱核原料已經(jīng)用光。此后,，白矮星便依靠它的余熱慢慢走向它生命的終點(diǎn),。 不過(guò)，有時(shí)白矮星也會(huì)“死而復(fù)活”,。當(dāng)白矮星是密近雙星系統(tǒng)中的一個(gè)子星的時(shí)候,，白矮星會(huì)吸積另外一顆子星的物質(zhì)，吸積來(lái)的氫在白矮星表面堆積,，形成氫氣包層,，當(dāng)溫度足夠高時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱核反應(yīng)而產(chǎn)生巨大能量,。這種現(xiàn)象叫新星爆發(fā),。有的新星還會(huì)再度爆發(fā)，成為再發(fā)新星,。 新星爆發(fā)后白矮星的命運(yùn)如何,？一種理論認(rèn)為，白矮星有可能由于吸積過(guò)多的物質(zhì),，質(zhì)量超過(guò)白矮星質(zhì)量的極限而發(fā)生引力坍縮,，演化為中子星。 白矮星如何走完它的生命旅程,？其最終結(jié)局到底如何,？會(huì)不會(huì)演化成中子星？白矮星死亡之后的遺骸會(huì)成為形成新恒星的材料嗎？……一系列問題引起人們的思考和興趣,。中子星 在天文學(xué)史上,，由理論家根據(jù)物理學(xué)規(guī)律預(yù)先推算出該天體的存在，再由天文觀測(cè)家實(shí)測(cè)從而得到證實(shí)的例子是不少見的,。中子星也是這樣,。1932年，英國(guó)物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)組成原子的粒子除電子（帶負(fù)電荷）和帶正電荷的質(zhì)子之外,，還存在一種不帶電的粒子,，定名為中子。查德威克的發(fā)現(xiàn)公布后,，當(dāng)時(shí)正在瑞典作學(xué)術(shù)訪問的前蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道作了一個(gè)有趣的預(yù)言：在宇宙中存在一種主要由中子組成的星,，它的體積很小，質(zhì)量接近太陽(yáng) 57質(zhì)量,，大體包含10（1O億億億億億億億）個(gè)中子,，因此密度極高。 那么,，中子星是怎樣形成的呢,？一個(gè)正常的恒星經(jīng)歷怎樣的物理過(guò)程被壓縮成如此高密度的中子星呢？巴德和茲維基于1934年作出了回答,，他們計(jì)算了一個(gè)正常恒星（半徑約為100萬(wàn)公里）經(jīng)引力坍縮為大小約10公里的中子星時(shí)引力能的變化,，發(fā)現(xiàn)和超新星釋放出的能量相等，因此提出：正常恒星過(guò)渡到中子星,，是由于超新星爆發(fā)造成的,。美國(guó)科學(xué)家奧本海默研究了引力坍縮過(guò)程，進(jìn)一步肯定了中子星存在的可能性,。此后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期,，人們完全忽略了這些理論家的工作，沒有人認(rèn)為會(huì)找到中子星,。因?yàn)橹凶有翘?，一個(gè)比地球還小的恒星發(fā)出的光畢竟太微弱了，何況連它是否發(fā)光還不清楚呢,。直到30年后,，人們才以意料不到的方式證實(shí)了中子星的存在。 60年代,，英國(guó)劍橋大學(xué)的休伊什和他的學(xué)生貝爾（現(xiàn)名伯娜爾）,，一起制造了一面很大的長(zhǎng)波（3．7米）接收天線，用來(lái)研究星際電離氣體對(duì)宇宙射電波的折射效應(yīng),，即星際閃爍,。在這個(gè)波長(zhǎng)上，只有角直徑非常小的射電源才會(huì)發(fā)生閃爍，較大的射電星系是不會(huì)閃爍的,。1967年7月,，剛開始啟用這具射電望遠(yuǎn)鏡作觀測(cè)的幾天內(nèi)，貝爾就記錄到有很強(qiáng)的無(wú)線電信號(hào)起伏,。信號(hào)的特征不像是星標(biāo)閃爍,，卻很像是地面上的無(wú)線電干擾。 起初,，休伊什把它當(dāng)作摩托車打火之類的從地面來(lái)的無(wú)線電干擾而不予理會(huì),。以后，這種信號(hào)一再反復(fù)出現(xiàn),，直到10月份,，他們得出結(jié)論：這是來(lái)自天體的射電信號(hào)。他們又換用了一具更靈敏的接收機(jī),，11月份,，他們第一次接收到清晰的、極其規(guī)則的無(wú)線電脈沖信號(hào),。這是人為的嗎？會(huì)是宇宙飛船發(fā)出的嗎,？會(huì)不會(huì)是地外文明世界發(fā)來(lái)的無(wú)線電信號(hào)呢,？這后一種可能性特別令人激動(dòng)。有本科學(xué)幻想小說(shuō)中曾描寫過(guò)地外文明世界有種“小綠人”的高級(jí)智慧生物,，因此,，當(dāng)時(shí)有的科學(xué)家戲稱這種無(wú)線電信號(hào)為小綠人的信號(hào)。 顯然,，如果讓大家知道他們正在接收小綠人發(fā)來(lái)的信號(hào),，那是多么轟動(dòng)的新聞，記者就會(huì)大批地?fù)磉M(jìn)天文臺(tái),，從而影響科研工作,。所以,，直到1968年2月，休伊什才在英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了他們觀測(cè)到來(lái)自宇宙的射電脈沖星的文章,。文章分析了脈沖信號(hào)的性質(zhì)后指出，脈沖星肯定在太陽(yáng)系之外,，可能是某種致密天體,，大概是白矮星或者中子星。消息傳開之后,，各國(guó)的射電天文學(xué)家立即把注意力轉(zhuǎn)向天空,，來(lái)證實(shí)這一引人注意的發(fā)現(xiàn)。兩周以后，英國(guó)焦德爾雷班克天文臺(tái)就發(fā)表文章,，證實(shí)了第一顆脈沖星的存在,。到1968年，至少有8個(gè)射電天文臺(tái)觀測(cè)到了脈沖星,，到現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)了500多個(gè)脈沖星,。 脈沖星是什么天體呢？人們紛紛提出各種理論,，推測(cè)什么天體能夠發(fā)生周期性的脈沖變化,。最初，人們認(rèn)為是白矮星的周期膨脹和收縮運(yùn)動(dòng),。但白矮星的脈動(dòng)周期不會(huì)小于2秒,，而多數(shù)脈沖星的脈沖周期都小于2秒。蟹狀星云中的脈沖星,，脈沖周期為0．033秒,。于是，人們又進(jìn)一步考慮白矮星雙星的公轉(zhuǎn)效應(yīng),，計(jì)算表朋,，即使是相接觸的雙白矮星，其公轉(zhuǎn)軌道周期也不會(huì)小于1．7秒,?？磥?lái)唯一的可能解釋脈沖星的物理機(jī)制是白矮星自轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)周期為1秒以上的白矮星是穩(wěn)定的,，如果周期太短,，快速自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力就會(huì)使白矮星解體。但不少脈沖星的周期都小于1秒,，而且用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)脈沖星竟沒有一個(gè)是白矮星,！ 1968年，帕西尼和高爾德分別發(fā)表文章,，論述脈沖星是具有磁場(chǎng)的快速自轉(zhuǎn)的中子星,。這樣才使關(guān)于脈沖星的爭(zhēng)論告一段落。有兩顆脈沖星存在于超新星遺跡中,，這一事實(shí)既證實(shí)了超新星爆發(fā)會(huì)產(chǎn)生中子星的科學(xué)預(yù)言,，也證實(shí)脈沖星就是中子星。此外,，帕西尼和高爾德預(yù)言,，脈沖星由于輻射自轉(zhuǎn)應(yīng)該減慢，不久就發(fā)現(xiàn)蟹狀星云脈沖星的自轉(zhuǎn)周期果然正在減慢,。于是,，脈沖星即中子星就完全得到肯定,。白矮星與中子星 現(xiàn)代恒星演化理論告訴我們，中子星是恒星演化到晚期的產(chǎn)物,，當(dāng)恒星因耗盡能量而出現(xiàn)超新星爆發(fā)時(shí),，在引力作用下，星核就會(huì)坍縮成中子星,。 在銀河系中,，雙星是很常見的，若是雙星中有中子星,，中子星對(duì)雙星的演化會(huì)有什么影響呢,？ 1968年，一位前蘇聯(lián)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),，天蝎座X—l是一對(duì)雙星,，其中之一是中子星，它的伴星是一紅巨星,。紅巨星的氣體受到中子星的吸積,，在中子星的周圍旋轉(zhuǎn)碰撞，而升溫到100萬(wàn)K時(shí),，就會(huì)輻射出大量X射線,。 天文學(xué)家研究了由雙星組成的X射線源（X射線雙星）以后，發(fā)現(xiàn)供給X射線源物質(zhì)的伴星可分兩類：一類是具有幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的大伴星,，一類是不超過(guò)兩個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的小伴星,。這兩類伴星的演化有所不同：前一類X射線雙星中的大質(zhì)量伴星自然演化，并以超新星爆發(fā)而告終,。爆發(fā)把雙星系統(tǒng)中的許多物質(zhì)吹到宇宙空間，從而削弱了兩星間引力,，若雙星系統(tǒng)喪失了一半以上的物質(zhì),，它就瓦解，只留下一個(gè)孤單的中子星,。若爆發(fā)出的物質(zhì)不多,，雙星系統(tǒng)保存下來(lái)，結(jié)果是留下一對(duì)中子星,。1947年后,，果然發(fā)現(xiàn)了雙脈沖星。而含有一個(gè)低質(zhì)量的恒星和一顆中子星的X射線雙星,，演化較溫和,，由于伴星沒有足夠的物質(zhì)引起超新星爆發(fā)，伴星流失到中子星的物質(zhì)速率很緩慢,，結(jié)果是形成一顆白矮星和一顆中子星,。在已知的射電脈沖星中,，雙星相對(duì)稀少，僅有9個(gè)為脈沖雙星,，其中7個(gè)是屬于后一類的,。 然而，PSR0820—02脈沖星的發(fā)現(xiàn)給上述演化理論提出了難題：它是一個(gè)由白矮星和中子星組成的雙星,。根據(jù)理論,，它應(yīng)該是磁場(chǎng)較弱、脈沖周期很短的脈沖雙星,，但實(shí)際上它卻是磁場(chǎng)很強(qiáng)的一種特殊脈沖雙星,，最新的理論認(rèn)為，這類脈沖雙星中的中子星并非來(lái)自超新星爆發(fā),，而是來(lái)自白矮星的坍縮,。按照這種理論，PSR0820—02原是一個(gè)普通的雙星,，質(zhì)量較大的伴星最后演化成白矮墾,，但它繼續(xù)吸積質(zhì)量較小的另一伴星的物質(zhì)，最后超過(guò)白矮星的質(zhì)量極限而坍縮為一個(gè)中子星,。不過(guò),，一般說(shuō)來(lái)，由伴星吸積來(lái)的氫在白矮星表面積聚起來(lái)后,，大多數(shù)白矮星會(huì)由于氫聚變產(chǎn)生爆炸（新星爆發(fā)）,，又把積聚起來(lái)的物質(zhì)拋出，是不會(huì)坍縮為中子星的,。若使白矮星發(fā)生引力坍縮變成中子星,，必須要求白矮星滿足兩個(gè)條件。（1）必須是特殊白矮星,，是一種由氖,、氦和鎂組成的白矮星，這樣的化學(xué)組成對(duì)氫聚變不起催化作用,；（2）白矮星伴星的質(zhì)量輸出必須十分緩慢,，不易發(fā)生激烈的爆發(fā)。這種理論模型尚需觀測(cè)來(lái)檢驗(yàn),。白矮星會(huì)按照這種方式演變?yōu)橹凶有菃?？中子星本身又將如何演化？天文學(xué)家正在努力尋找更多的脈沖星來(lái)驗(yàn)證上述新理論是否正確,，進(jìn)一步理解中子星演化的來(lái)龍去脈,。 神秘的新星 晴朗的夜空中，原來(lái)看不見有星的位置上突然間冒出一顆亮星,，這種現(xiàn)象是多么令人驚訝和興奮,！人們往往認(rèn)為這是顆新誕生的恒星,，于是便把這種天體叫做新星。新星發(fā)亮一段時(shí)間之后,，亮度逐漸減小,，又慢慢地消失在夜空中，好像來(lái)去匆匆的過(guò)客,，因此我國(guó)古代又把它叫做客星,。新星的最古老的記錄是我國(guó)《漢書》上的記載，元光元年（公元前134年）六月“客星見于房”,，“房”指二十八宿中的房宿,，相當(dāng)于現(xiàn)在的天蝎星座。到現(xiàn)在為止,，在銀河系中總共記錄到的新星不過(guò)200顆左右,。每年發(fā)現(xiàn)的新星并不多，多則三五個(gè),，少則一個(gè)也沒有,，肉眼能看得到的亮新星就更為稀少了。根據(jù)推算,，在我們銀河系中,，平均每年可能出現(xiàn)50顆新星。但是,，由于新星都分布在銀河平面附近,，那里的大量吸光星際物質(zhì)吸收了新星的光，因此我們只能看到近距離的新星,，這樣一來(lái),，就使新星成為一種少見的天象了。新星不是新的星 長(zhǎng)期以來(lái),，人們一直認(rèn)為新星是從宇宙中新產(chǎn)生出來(lái)的天體,。直到 19世紀(jì)末，這一想法才有所改變,。那時(shí)，照相方法已經(jīng)引入天文觀測(cè),，人們對(duì)整個(gè)天空進(jìn)行了巡天照相,。由于照相底片能夠累積光線，所以較暗的星經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間曝光,，在底片上也能顯現(xiàn)出來(lái),。在照相的星圖上人們發(fā)現(xiàn)，新星出現(xiàn)以前,，在那個(gè)位置上早已存在著星星,，只是由于它太暗,，我們?nèi)庋劭床灰娏T了。當(dāng)新星最為明亮期過(guò)后,，在新星“消失”的位置上,，用照相方法仍可觀測(cè)到那顆星星。這時(shí),，人們才正確地認(rèn)識(shí)到新星并不是新誕生出來(lái)的星,。 新星出現(xiàn)時(shí)，極其明亮,。1918年天鷹座出現(xiàn)一顆新星,，亮度達(dá)-1．1等，在天空中,，成為僅次于天狼星的第二亮星,。一般的新星的亮度也達(dá)到1等星。新星出現(xiàn)前,，它的亮度很暗,，都在肉眼視力范圍之外，而肉眼能看到的最暗星是6等星,。新星發(fā)亮前后,，亮度變化可以達(dá)到7～16星等。像1975年天鵝座出現(xiàn)的新星,，亮度變化達(dá)19個(gè)星等,。星等相差1等，亮度相差2．5倍,，新星發(fā)亮前后,，亮度可以劇增幾百萬(wàn)倍至幾千萬(wàn)倍。究竟是什么原因使恒星亮度劇增呢,？ 人們用光譜分析的方法研究了新星的光譜,，發(fā)現(xiàn)在新星亮度極大時(shí)，光譜線向紫端移動(dòng),，表明新星外層大氣向觀測(cè)者方向移動(dòng),。由譜線位移可以計(jì)算出，新星向外膨脹的速度為1000公里／秒以上,。這樣巨大的膨脹速度說(shuō)明什么呢,？說(shuō)明新星在“爆炸”。由于新星的爆炸,，使新星的亮度驟然劇增幾千倍,。新星的爆發(fā) 新星爆發(fā)，大量物質(zhì)被拋射到宇宙空間里,，星體會(huì)不會(huì)因爆炸而瓦解呢,？人們研究了幾十個(gè)爆發(fā)后的新星光譜,，發(fā)現(xiàn)這些光譜和一些演化到晚年的熱矮星的光譜非常相似。于是人們產(chǎn)生這樣一種認(rèn)識(shí),，新星不是恒星的幼兒階段,，而是恒星的暮年階段。新星爆發(fā)是恒星行將死亡的前奏曲,，是恒星的“天鵝之歌”,。 本世紀(jì)50年代，由于天文觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,，人們不但可以知道爆發(fā)后的新星的亮度,，還能夠知道新星爆發(fā)前的亮度。對(duì)比兩者,，竟發(fā)現(xiàn)了一個(gè)未曾意料到的結(jié)果,。絕大多數(shù)的新星，爆發(fā)前后的亮度是相同的,，經(jīng)歷一次爆炸,，新星又恢復(fù)到爆發(fā)前的狀態(tài)。新星爆發(fā)不是恒星的解體,，而是一次“調(diào)整”,。進(jìn)一步研究新星爆發(fā)的能量和質(zhì)量變化后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)一次爆發(fā),，恒星的質(zhì)量 30僅僅損失萬(wàn)分之幾到千分之幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量（一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量為2×10公斤,，即2000萬(wàn)億億億噸），拋出的物質(zhì)微乎其微,。新星種類 新星是爆發(fā)型變星的一種,，屬于爆發(fā)型變星的還有再發(fā)新星、矮新星的和類新星等,，它們或多或少都具有和新星類似的特征,。再發(fā)新星是指觀測(cè)到不止一次爆發(fā)的新星，大體上每10～100年就爆發(fā)一次,，已觀測(cè)到十幾顆,。羅盤座T星和人馬座V2005星已經(jīng)記錄到了5次爆發(fā)。再發(fā)新星爆發(fā)時(shí),，亮星劇增的幅度比新星的光變幅度要小,，為7～9星等。每次爆發(fā)拋出的質(zhì)量?jī)H有百萬(wàn)分之幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量?，F(xiàn)在認(rèn)為，再發(fā)新星和新星之間沒有根本的區(qū)別,，新星可能是爆發(fā)周期長(zhǎng)的再發(fā)新星,，而再發(fā)新星可能是爆發(fā)周期短的新星,。 矮新星是爆發(fā)規(guī)模比新星小（亮度變幅2～6星等）,、爆發(fā)周期很短（每隔幾十天就爆發(fā)一次）的爆發(fā)型變星,，它發(fā)亮的突然與快速和新星發(fā)亮的特征有些類似。 類新星是某些特征與新星類似的變星,，亮度變幅約3個(gè)星等,。每隔數(shù)年發(fā)亮一次。新星爆發(fā)的原因 新星爆發(fā)是一種物質(zhì)拋射和能量釋放的不穩(wěn)定的物理過(guò)程,。爆發(fā)破壞了恒星的原有平衡狀態(tài),，經(jīng)過(guò)能量釋放又重新達(dá)到新的平衡狀態(tài)。 是什么原因促使恒星爆發(fā)呢,？這種爆發(fā)對(duì)恒星的生命演化史具有什么作用呢,？ 目前，有不少天文學(xué)家致力于研究新星爆發(fā)的物理原因,。有種學(xué)說(shuō)認(rèn)為,，恒星演化到晚期，中心溫度高到幾十億度,，密度升高到水的密度的1億倍以上,。這時(shí)，恒星核心內(nèi)部由于熱核反應(yīng)產(chǎn)生大量中微子,。中微子是一種基本粒子,，靜止質(zhì)量等于零，不帶電,，穿透力特別強(qiáng),，不和其他物質(zhì)粒子發(fā)生作用，因此產(chǎn)生出來(lái)以后能夠很快地跑到恒星外部去,。它們帶走很大能量,，恒星內(nèi)部能量迅速減小，因而抵抗不住恒星引力的收縮,。于是,，恒星迅速坍縮。造成恒星爆發(fā),。不過(guò),，這種物理過(guò)程釋放出來(lái)的能量又太強(qiáng)了，大大超過(guò)新星爆發(fā)產(chǎn)生的能量,，所以,，用它來(lái)解釋新星爆發(fā)是缺乏說(shuō)服力的。 后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)有許多新星,、再發(fā)新星,、矮新星、類新星是雙星系統(tǒng),。1947年,，觀測(cè)證實(shí)，再發(fā)新星北冕座T星是分光雙星,；1952年,，觀測(cè)到矮新星天鵝座SS也是分光雙星；1954年,，證實(shí)類新星寶瓶座AE又是分光雙星,；同年，證實(shí)武仙座DQ新星是食雙星的一個(gè)子星,。四類爆發(fā)變星都與雙星有關(guān),。 是不是所有新星都是雙星呢？雙星對(duì)新星爆發(fā)有什么關(guān)系呢,？ 現(xiàn)在有種理論認(rèn)為,，很多新星爆發(fā)的原因可能與它是密近雙星有關(guān)（密近雙星是指雙星的兩子星距離較近，由于引力作用,，兩子星之間有物質(zhì)交流的雙星系統(tǒng)）,。當(dāng)密近雙星的一個(gè)大質(zhì)量子星演化為冷的紅巨星，另一個(gè)小質(zhì)量子星演化為熱矮星的時(shí)候,，冷星膨脹,，外層氣體射向熱矮星，使熱矮星表面吸積起含有大量氫的氣體包層,。當(dāng)氣體包層之下溫度增高到足以引起氫的熱核聚變時(shí),，熱矮星就因熱核聚變反應(yīng)而釋放能量，造成新爆發(fā),。這個(gè)理論是否正確,？還待進(jìn)一步觀測(cè)來(lái)驗(yàn)證，理論本身也還有許多細(xì)節(jié)不清楚,。如果說(shuō)密近雙星是造成新星爆發(fā)的原因,，那些不是雙星的新星爆發(fā)的原因又是什么呢？再發(fā)新星一再爆發(fā)的物理機(jī)制又是什么呢,？近幾十年來(lái),，人們發(fā)現(xiàn)除了存在可見光波段上突然發(fā)亮的新星之外，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)射電能量劇增的射電新星,，以及X射線能量突然劇增的X射線新星,。這些新星爆發(fā)的原因又是什么呢,？新星爆發(fā)的秘密有待人們?nèi)ソ衣丁?BR> 罕見的超新星 1987年2月23日，在大麥哲倫云星系出現(xiàn)了一顆超新星,。第二天,，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)便向全世界的天文臺(tái)站和觀測(cè)機(jī)構(gòu)發(fā)出電報(bào)和電傳，通報(bào)這一罕見的銀河系外天體爆發(fā)現(xiàn)象,。這顆超新星被命名為 1987A。超新星是大質(zhì)量恒星（質(zhì)量大于或等于8～10個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量）在晚年發(fā)生的崩潰,、瓦解性的爆炸現(xiàn)象,，一般質(zhì)量較小的恒星并不以超新星爆發(fā)終了它的一生。超新星現(xiàn)象 在晴朗的夜空中,，人們有時(shí)會(huì)在原先看不到星星的地方發(fā)現(xiàn)一顆新出現(xiàn)的星星在閃耀,，人們最早時(shí)稱它為新星。實(shí)際上它并不是一顆新出現(xiàn)的星,，只是因?yàn)檫^(guò)去它太暗弱而不引人注意罷了,。后來(lái)，天文學(xué)家把在短時(shí)間內(nèi)亮度突然增大1萬(wàn)倍甚至100萬(wàn)倍的恒星稱為新星,；把亮度突然增加比新星強(qiáng) 7 10得多,，光度能達(dá)到太陽(yáng)光度的10～10（1000萬(wàn)～100億）倍的星稱之為超新星。 現(xiàn)代天文學(xué)家統(tǒng)計(jì)分析了古代天文觀測(cè)記錄,，特別是我國(guó)豐富的歷史資料,，結(jié)果只確定了不足10個(gè)銀河系內(nèi)的歷史超新星。天文學(xué)家們公認(rèn),，公元1006年,、1054年、1181年,、1572和1604年諸年的中國(guó)古書中的“客星”記載,，都是銀河系中的超新星（見下表）。離現(xiàn)在最近的兩顆超新星（1572年,、1604年）,，著名天文學(xué)家第谷和開普勒曾觀測(cè)過(guò)，曾分別被稱為“第谷新星”和“開普勒新星”,。 歷史上的超新星 （銀河系內(nèi)） 爆發(fā)年份 歷史年代 客星專名 所在 星座 星等 肉眼可見時(shí)間 公元185 東漢 靈帝 中平二年 南門客星 半人馬 -8 20 個(gè)月 386 東晉 孝武帝 太元十一年 南斗客星 人馬 ,？ 3 個(gè)月51 續(xù)表 爆發(fā)年份 歷史年代 客星專名 所在星座 星等 肉眼可見時(shí)間 393 東晉 孝武帝 太元十八年 尾中客星 天蝎 -1 8 個(gè)月 1006 北宋 真宗 景德三年 周伯星 狐貍 -9.5 數(shù)年 1054 北宋 仁宗 至和元年 無(wú)關(guān)客星 金牛 -5 22 個(gè)月 1181 南宋 孝宗 淳熙八年 傳舍客星 仙后 0 6 個(gè)月 1408 — — 天鵝 -3 ??？ 1572 明 穆宗 陲慶六年 閣道客星 仙后 -4 18 個(gè)月 1604 明 神宗 萬(wàn)歷三十二年 尾分客星 蛇夫 -2.5 12 個(gè)月 1885年8月31日，有人觀測(cè)到仙女座大星云中恒星的爆發(fā),，并認(rèn)為是新星,。直到1920年,，天文學(xué)家才搞清楚仙女座大星云是銀河系外的星系，其星光要經(jīng)過(guò)200多萬(wàn)年才能傳到地球,。由此可算出1885年看到的那顆恒星爆發(fā)時(shí),，光度竟然是太陽(yáng)的100億倍，使人們大吃一驚,！從此以后,，人們才把這種光能量極其巨大的恒星爆發(fā)現(xiàn)象，稱為超新星爆發(fā),。細(xì)心的天文學(xué)家們,，還從20年代以前的天文照相底片中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了13個(gè)河外星系超新星,。隨著巨型精良的天文望遠(yuǎn)鏡的問世,，天文學(xué)家開展了超新星照相巡天觀測(cè)工作。從1885年～1987年2月底,，人們一共發(fā)現(xiàn)了633個(gè)河外星系超新星,。據(jù)估計(jì)，每個(gè)星系平均近300年才有一顆超新星出現(xiàn),。 我國(guó)古代天文觀測(cè)者對(duì)觀測(cè)記錄超新星作出了杰出的貢獻(xiàn),，表中列出的1054年出現(xiàn)的那顆著名超新星，就是最突出的例子,?！端问贰分杏涊d：“宋至和元年五月乙丑客星出天關(guān)（即金牛座ζ星）東南，可數(shù)寸,，歲余稍沒,。” 《宋會(huì)要》一書中也有記載：“至和元年,，伏睹客星出現(xiàn),，其星上微有光彩，黃色,?！敝绹?guó)天文學(xué)家哈勃于1928年根據(jù)金牛座“蟹狀星云”的大小以及它約每秒900公里的膨脹速度，指出它就是中國(guó)史書上記載的那顆客星——超新星爆發(fā)后的遺跡,。恒星的爆炸 現(xiàn)代天文學(xué)家認(rèn)為,，恒星就是遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)，只不過(guò)其大小與太陽(yáng)不盡相同罷了,。大質(zhì)量的恒星在晚年為什么會(huì)爆炸呢,？要弄清這個(gè)問題，首先應(yīng)該知道恒星的物質(zhì)組成,，或者說(shuō)它靠什么東西“燃燒而發(fā)光呢”,？ 近代天文學(xué)家由光譜分析方法獲悉,，太陽(yáng)上含有大量的氫元素，其次還有少量的氦,、碳,、氧、硅等60多種元素,。1939年,，美國(guó)著名物理學(xué)家貝特認(rèn)為，太陽(yáng)的能量來(lái)自于氫原子核聚變反應(yīng),，它類似于氫彈爆炸,。當(dāng)4個(gè)氫原子核聚變?yōu)?個(gè)氦原子核時(shí)，可釋放出巨大能量,。實(shí)現(xiàn)熱核聚變反應(yīng)的條件是高溫和高壓?？茖W(xué)家們通過(guò)觀測(cè)研究,，由物理定律計(jì)算出太陽(yáng)中心溫度約為1500萬(wàn)度。也就是說(shuō),，太陽(yáng)是一座似氫原子核為燃料的核子爐,！后來(lái)，人們把這一理論推廣應(yīng)用于恒星演化研究,。 在恒星演化過(guò)程中,，其內(nèi)部的熱核反應(yīng)是一個(gè)持續(xù)不斷的過(guò)程。人們逐漸弄清楚在任何恒星中氦約占 25％左右,，其余的大多數(shù)是氫,，而所有其他元素的總和才占總成分的1％～2％。一般說(shuō)來(lái),，恒星先是以氫為燃料,。恒星的核心部分——星核的氫燃料耗盡后，星核中心收縮釋放的引力能使恒星的氫殼層燃燒,，同時(shí)恒星外層向外膨脹,。與此同時(shí)，星核的收縮還使這個(gè)“熱核反應(yīng)爐”升溫（可達(dá)2億度）,，然后,，氦開始燃燒，這時(shí)星核收縮停止,。 氦燃燒的灰燼是碳和氧,。在氦燃料耗盡時(shí)，星核又開始收縮,。這時(shí)候的恒星有點(diǎn)像是兩個(gè)套在一起的球殼——雙燃燒殼源,，一個(gè)是氫殼源,，另一個(gè)是氦殼源。當(dāng)星核收縮到一定程度,，星核內(nèi)的溫度達(dá)到8億度,，碳開始燃燒。碳燃燒的主要灰燼是氧,，氧燃燒之后是硅,；前者燃燒所需的溫度是20億度，后者所需的溫度是30億度,。 綜上所述,，在核反應(yīng)的每一個(gè)階段，當(dāng)一種核燃料耗盡時(shí),，恒星的中心部分缺少能量輻射便開始收縮,，在收縮過(guò)程中可釋放引力能，因而使星核內(nèi)溫度上升,，最終把另一種核燃料點(diǎn)燃,。恒星在晚年變得越來(lái)越不穩(wěn)定，熱核反應(yīng)一輪接一輪地進(jìn)行,，熱核反應(yīng)的溫度一輪比一輪高,，反應(yīng)的速率也進(jìn)一步加快，最終導(dǎo)致整個(gè)恒墾爆炸即超新星爆發(fā)現(xiàn)象,。在理論上具體一點(diǎn)說(shuō)來(lái),，如果氧和硅的燃燒都未能使星體爆炸，那么恒星內(nèi)部最終就由鐵原子核和電子簡(jiǎn)并氣體組成一個(gè)密度極大的核心,，這時(shí)所有的核燃料就都耗盡了,。因?yàn)殍F原子核的結(jié)合能最大，鐵核是很穩(wěn)定的核,。此時(shí)的恒星已接近“死亡”,，伴隨恒星中心核反應(yīng)的輪番進(jìn)行，星核已被一個(gè)溫度低得多（不足10億度）的“?！彼鼑?，在幔的外面還包有一層氫和氦的外殼。星幔中的化學(xué)成分占優(yōu)勢(shì)的是氧,、氮和氖等輕元素,，這些是恒星爆炸所需要的潛在核燃料。 這時(shí)候由于上層物質(zhì)的重量已經(jīng)不再能被下面的氣體壓力所支撐,，恒星的所有外層便向著中心陷落——坍縮,，并在此過(guò)程中迅速升溫。當(dāng)星核的密度接近每立方厘米3000萬(wàn)噸,，而溫度超過(guò)1000億度時(shí),，核心將停止收縮,，包層由于不再向恒星中心坍塌而迅速被加熱，幔中的輕元素像“火藥庫(kù)”似地爆炸了,。超新星爆發(fā)前,，作為坍縮星的全部復(fù)雜的物理過(guò)程，僅僅是在異常短暫的,、大約不到一秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的,。中微子 在現(xiàn)代天文學(xué)研究中，中微子——一種質(zhì)量近乎為零的中性不帶電粒子,，竟然涉及宇宙演化問題,。中微子究竟有無(wú)質(zhì)量？如果有,，到底是多少,？這是科學(xué)家們非常關(guān)心的問題。因?yàn)?，從科學(xué)理論上來(lái)說(shuō),，如果中微子確實(shí)具有質(zhì)量的話，在數(shù)百億年后,，我們的宇宙將會(huì)由膨脹轉(zhuǎn)化為收縮，即宇宙將經(jīng)歷一個(gè)由冷卻而升溫的階段,，最終將升到比現(xiàn)在的太陽(yáng)溫度還要高很多的高溫狀態(tài),，人類建立起來(lái)的文明均將被毀滅。幾十年來(lái),，科學(xué)家們一直在千方百計(jì)地測(cè)量中微子的質(zhì)量,，但始終未得出明確的結(jié)果。 1987年,，大麥哲倫云星系超新星爆發(fā)后,，使關(guān)心一切中微子問題的科學(xué)家們興奮起來(lái)了！因?yàn)?，人們?cè)O(shè)在地球上的幾臺(tái)中微子探測(cè)器都探測(cè)到了來(lái)自超新星的中微子信號(hào),。 前面提到，超新星爆發(fā)是由引力坍縮效應(yīng)而引起的,。恒星在坍縮過(guò)程中釋放的引力能中至少99％被中微子帶走,，只有幾乎不到1％轉(zhuǎn)變成人們所觀測(cè)到的能量形式。中微子在一般情況下幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生作用,，然而在急劇坍縮的恒星核心附近,，由于物質(zhì)密度極高，大量的中微子形成一股高壓的中微子“風(fēng)”,，這股攜帶著大量能量的中微子束在向外沖擊時(shí),，必然對(duì)含有豐富鐵原子核的外殼產(chǎn)生強(qiáng)大壓力,，并猛烈地推開它，繼續(xù)外沖,，沖出星核和整個(gè)星體,，從而形成超新星爆炸，這時(shí)約有幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)一齊被拋向星際空間,。 超新星1987A發(fā)射的中微子先后被意大利,、日本、美國(guó)和前蘇聯(lián)的中微子探測(cè)器探測(cè)到,。這顆星距離地球大約16萬(wàn)光年,。物理學(xué)家們說(shuō)，如果中微子沒有質(zhì)量,，那么它們將以光速飛行,；如果中微子具有一定的、哪怕是微乎其微的靜止質(zhì)量,，則它們將產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲,。如果人們能準(zhǔn)確地知道一個(gè)天體的距離、中微子能量和延遲的時(shí)間,，則可以利用一個(gè)公式計(jì)算出中微子靜止質(zhì)量來(lái),。原則上，若在實(shí)驗(yàn)室中探測(cè)到引力坍縮時(shí)釋放出的引力波,，到達(dá)地球時(shí)的信號(hào)和中做子信號(hào)之間的“時(shí)間差”數(shù)值,，那么，就能由此估計(jì)出中微子質(zhì)量來(lái),。遺憾的是,，現(xiàn)在人們還沒有這樣高靈敏度的引力波探測(cè)器，當(dāng)然也沒有得到可信的信號(hào),。所以,，至今中微子質(zhì)量問題仍是一個(gè)謎，人們期望觀測(cè)到下一次的超新星爆發(fā),，但那也許是一二百年后的事了,。 來(lái)自1987A的中微子被地面探測(cè)器所接收到這件事，還意味著這樣一個(gè)問題,，中微子在長(zhǎng)達(dá)16萬(wàn)光年的漫長(zhǎng)路途中,，并未衰變成別的粒子。在此之前有一種假說(shuō)認(rèn)為：太陽(yáng)中微子在日地空間路途上衰變?yōu)槟承﹦e的粒子了,，所以人們只探測(cè)到很少的中微子,。然而，中微子從太陽(yáng)到地球路上只需大約8分鐘，如果中微子平均壽命是16萬(wàn)光年或者短一些,，則不會(huì)有多少中微子損失在此途中的,。這一情況正好否定了對(duì)“太陽(yáng)中微子失蹤之謎”的那種所謂“衰變假說(shuō)”的理論。 科學(xué)家們正在建立更先進(jìn)的全天運(yùn)行的中微子探測(cè)器,，這樣能對(duì)超新星所產(chǎn)生的中微子進(jìn)行系統(tǒng)的觀測(cè)研究,，這還有助于粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)的協(xié)同研究。超新星爆發(fā) 近年來(lái),，科學(xué)界對(duì)恐龍滅絕事件提出了幾種假說(shuō),，其中有人提出，大約在6500萬(wàn)年前,，有一顆距太陽(yáng)系較近的銀河系超新星爆發(fā),，其強(qiáng)烈的核輻射消滅了地球上大部分生命，恐龍作為那個(gè)時(shí)期的龐然大物自然也未能幸免,。更為有趣的是,，80年代一些天文學(xué)家的研究認(rèn)為，超新星爆發(fā)是太陽(yáng)系形成的外力,。 1969年,，墜落在墨西哥北部阿倫德村莊附近的一塊隕石（人們后來(lái)習(xí)慣上稱之為阿倫德隕石），它含有碳及其球粒形的包體,，亦稱含碳質(zhì)球粒隕石,。1973年，美國(guó)一些科學(xué)家在阿倫德隕石中發(fā)現(xiàn),，氧-16同位素的含量比地球上氧-16的含量要高些,，有些樣品中氧-16的含量竟高到正常氧的5％。隕石是帶有原始太陽(yáng)系信息的珍貴的研究樣品,。 啟明星與長(zhǎng)庚星 有時(shí)候，在天剛朦朦亮?xí)r,，東方的天空會(huì)出現(xiàn)一顆明亮的星星,，它晶瑩透亮，光芒四射,，美麗極了,。這顆星古時(shí)稱為“啟明星”，意思是隨著它的出現(xiàn),，天就要亮了,。而有的時(shí)候，在黃昏時(shí),，我們?cè)谖鞣降牡仄骄€上空,，也會(huì)看到一顆特別明亮的星星。隨著天越來(lái)越黑,，這顆星更顯得光輝燦爛,，像一盞明燈高掛天宇,，引人注目。這顆星古時(shí)稱為“長(zhǎng)庚星”,。 啟明星與長(zhǎng)庚星實(shí)際上是同一顆星,，是九大行星之一的“金星”，西方稱為“維納斯”,。維納斯是古羅馬神話中“愛與美”之神的名字,。 金星，在我國(guó)古代又稱為“太白金星”,，這是由于她發(fā)射出白色的光輝,。金星與其他幾顆行星（水星、木星,、火星,、土星）早在春秋戰(zhàn)國(guó)以前就發(fā)現(xiàn)了。由于它們?cè)谔炜罩袥]有固定的位置,，不停地游蕩著,，故此稱為“行星”。以別于似乎固定不動(dòng)的眾多的“恒星”,。大約到了16世紀(jì)時(shí),，才確定我們?nèi)祟惥幼〉牡厍蛞彩且活w行星。所有行星都圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),，旋轉(zhuǎn)的軌道是接近于圓形的橢圓形,。 金星的軌道在地球軌道以內(nèi)，所以從地球上看去,，當(dāng)金星在太陽(yáng)前面與背面時(shí),，都見不到。只有當(dāng)金星離開太陽(yáng)有一定角距時(shí),，才能看到,。金星在太陽(yáng)的西邊時(shí)，我們可以在日出前的東方看到,。此時(shí)的金星為啟明星,；而當(dāng)金星在太陽(yáng)的東邊時(shí)，我們可以在日落后的西方地平線上看到,，此時(shí)的金星為長(zhǎng)庚星,。 金星在距離太陽(yáng)最大角距時(shí)，稱為東大距與西大距,。東,、西大距時(shí)，是觀察金星的最好時(shí)候。此時(shí)金星的高度大,，在天空出現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng),。 那么，金星為什么這么明亮呢,？ 金星是顆行星,，它本身不發(fā)光。它的光輝是反射太陽(yáng)光而來(lái)的,。其他行星也是反射太陽(yáng)光而發(fā)亮的,。既然是反射光，那反射多少就取決于行星表面的反射本領(lǐng)了,。比如太陽(yáng)光以100份射入某顆行星,，而某顆行星將其中的15份反射出來(lái)，就說(shuō)這顆行星的反射率（或反照率）為15％或0．15,。各行星表面的結(jié)構(gòu)不同,，它們各自的反射率就不一樣，比如,，水星的反射率為0．05,，火星的為0．15，木星為0．44,，土星為0．42,。而金星的反射率最大，為0．59即接近于60％,。在我們地面上,，只有新下的雪反射率才比金星大一些（為80％），而巖石,、巖灰與木炭的反射率僅為0．07,。 由此可見，金星特別明亮,，是由于它表面的反射率很大,。原來(lái)，金星大小跟我們地球差不多（金星半徑為6096公里,，地球平均半徑為6371公里）,，但它表面包著一層濃厚的大氣,，而大氣的成分主要是二氧化碳（占全部大氣的97％左右）,，靠著這層大氣反射、散射太陽(yáng)光,，因而顯得明亮,。 從我們地球上看去，金星特別明亮還有一個(gè)重要的條件，就是它離太陽(yáng)及地球都不太遠(yuǎn),。金星距離太陽(yáng),，只有日地距離的70％，約1億零8百萬(wàn)公墜,。它所得的太陽(yáng)光的輻射當(dāng)然就比較大了,。木星體積比地球大1300多倍，但木星離太陽(yáng)遠(yuǎn)（約為日地距離的5倍多）,，它所得太陽(yáng)光就少,，故此不如金星明亮。 從地球上看去,，金星是最近我們的一顆行星,，它離地球最近時(shí)約有4干萬(wàn)公里，比地球的另一個(gè)近鄰行星——火星,，最近地球時(shí)的距離要近1千萬(wàn)公里以上,。同樣亮度的天體，有的離我們近些,，看來(lái)就亮些：而有的離我們遠(yuǎn)些,，看來(lái)就暗些。金星離地球近些,，所以看來(lái)就亮些,。 金星具有上述幾個(gè)得天獨(dú)厚的條件，使它成為全天最亮的星星,。 但是,，金星最亮的時(shí)候，并不是在它距地球最近的時(shí)候,。當(dāng)金星位置在太陽(yáng)和地球中間時(shí),，你為“下合”，其相對(duì)的一點(diǎn)為“上合”,。在下合附近,，太陽(yáng)光照亮的金星的半球，恰巧背對(duì)著我們,，所以我們是見不到金星的,。只有在離下合有一段距離時(shí)，才可見到金星最亮,。按時(shí)間算,，在離下合之前與之后一個(gè)月多一點(diǎn)的時(shí)候?yàn)樽盍痢１热?994年11月2日金星下合,，在此之前的9月29日金星最亮,，亮度達(dá)—4．7等,，在11月 2日之后的1994年12月 9日，又是金星最亮,。到了1995年初,，金星離地球越來(lái)越遠(yuǎn)，它的亮度就逐漸降低了,，年初為—4．7等,，年中為—3．9等，1995年底為—4．0等,。 流星部落 在晴朗的夜空中,，常常會(huì)看到飛流而過(guò)的一道亮光，人們稱它為流星,，民間也叫賊星,。對(duì)此，常有人說(shuō)：這是星星掉下來(lái)了,。它們真是我們?cè)谔炜湛吹降牧列堑粝聛?lái)了嗎,？當(dāng)然不是。那些亮星離我們非常遙遠(yuǎn),，體積都比地球大得多,，怎么可能往地球上掉呢？我們知道,，在行星際空間有許多塵埃物質(zhì)和大小不等的破碎的固體物質(zhì),。當(dāng)它們和地球接近或地球穿過(guò)它們之中的時(shí)候，這些固體物質(zhì)便以每秒十幾公里至幾十公里的速度撞入地球大氣層,，與大氣產(chǎn)生激烈的摩擦,，從而生熱發(fā)光，這就是我們看到的流星現(xiàn)象,。流星現(xiàn)象通常都發(fā)生在離地面80至120公里的高空,。每夜都可以看到一些流星。但是這些單個(gè)出現(xiàn)的流星的方位,、亮度和時(shí)間是不同的,。就一日而言，后半夜的流星要比前半夜多,。 流星體是圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的塵粒和固體塊,。流星體數(shù)量極多，形狀不規(guī)則,，大小相差懸殊,。大流星體像一座山丘，小流星體連肉眼也無(wú)法辨認(rèn),，通常只有砂粒和小石子那樣大小,。它們繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈子的時(shí)候，有時(shí)會(huì)跑到地球附近,。當(dāng)它們一旦闖入地球大氣層,，就以極快的速度與空氣摩擦和碰撞，產(chǎn)生很高的溫度,，因而燃燒發(fā)光,，在夜空中留下一道燦爛的光輝，這就是流星有些明亮的流星過(guò)后,，還會(huì)留下一條明亮的痕跡,，叫做“流星余跡”。 較大的流星體隕落時(shí)產(chǎn)生的流星現(xiàn)象叫火流星,。這種流星體在稠密的地球低層大氣內(nèi)高速運(yùn)行時(shí),，由于它大量的物質(zhì)在大氣中揮發(fā)燃燒，發(fā)出耀眼的光芒,，看起來(lái)像一條巨大的火龍,，常伴有雷鳴聲，這就是火流星,。明亮的火流星能把廣大區(qū)域照得如月明之夜,，甚至如同白晝。當(dāng)天空中的流星余跡被掩沒時(shí),，又會(huì)出現(xiàn)煙柱似的塵埃余跡,，可持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。人們根據(jù)這一塵埃余跡可以推測(cè)出高層大氣內(nèi)的風(fēng)向和風(fēng)速等,。 1930年,，前蘇聯(lián)伏爾加河上空曾出現(xiàn)一次罕見的火流星。當(dāng)年4月30日下午1時(shí),，人們突然看到天上飛來(lái)一個(gè)圓圓的“火球”,，比月球稍小一些，后面拖著一條長(zhǎng)長(zhǎng)的“火鏈”,，約飛行了5秒鐘就消逝了,。在消失的地方升起一股煙云，逐漸變濃,，持續(xù)5分鐘,，直到煙消云散之后，人們還聽到劇烈的轟鳴聲,，猶如發(fā)射火炮,，一直延續(xù)了半分鐘之久。 有時(shí),，夜空中出現(xiàn)的流星很多,，仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn),，它們好像都是從一個(gè)方向射出，構(gòu)成令人心曠神怡的天象,。這種天象稱為流星雨,。 1872年11月27日，歐洲一些地區(qū)曾遇到一場(chǎng)罕見的流星雨,，人們看到大群大群的流星從仙女座中迸發(fā)出來(lái),，像節(jié)日焰火一般，壯麗非凡,。這場(chǎng)流星雨從傍晚7時(shí)一直持續(xù)到午夜1時(shí),，流星總數(shù)達(dá)16萬(wàn)顆之多，在流星隕落的高潮期間,，每秒鐘隕落的流星竟達(dá)10～15顆之多,。但通常的流星雨往往每秒鐘只隕落一兩顆流星。 流星雨原本是某些彗星瓦解后遺留下來(lái)的碎片和冰決,，當(dāng)它們與地球相遇時(shí),，成群結(jié)隊(duì)的碎片和冰決在大氣層中因摩擦而燃燒和發(fā)光，便形成流星雨現(xiàn)象,。每回流星雨出現(xiàn)時(shí),，似乎所有的流星都是從天空中的某一點(diǎn)發(fā)射出來(lái)的，這一點(diǎn)叫“輻射點(diǎn)”,。通常流星雨的名稱就用輻射點(diǎn)所在的星座名稱來(lái)命名的,，如前面提到的流星雨是從仙女座迸發(fā)出來(lái)的，就叫它為“仙女座流星雨”,，這個(gè)流星雨是由比拉彗星瓦解后的碎塊和冰決所形成的,。 星海中的路燈 對(duì)我國(guó)廣大地區(qū)來(lái)說(shuō)，北極星和北斗七星常年可見,。在壯麗的恒星天空中,，它們像指路燈塔，似報(bào)時(shí)鳴鐘,，自古以來(lái)就是人們最熟悉的星星朋友,。北極星現(xiàn)在在很靠近地球北極所指向的天空，因此,，看起來(lái)它總在北方天空,。正是因?yàn)樗幍奈恢弥匾糯竺Χ?。其?shí),，按亮度它只是一顆普通的二等星，屬于“小字輩”,。它離我們約400光年,。北極星屬于小熊星座中最亮的恒星,，也叫小熊座α星。中國(guó)古代稱它為“勾陳一”或“北辰”,。在星座圖形上,。它正處于小熊的尾巴尖端。說(shuō)到這里,，或許你要問：小熊星座α星永遠(yuǎn)享受北極星的尊稱？或者說(shuō),，地球自轉(zhuǎn)軸的北極永遠(yuǎn)指向這顆星嗎,？首先應(yīng)該指出，地球自轉(zhuǎn)軸也是在周期性的緩慢擺動(dòng),。因此,，地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空位置自然也是變動(dòng)的?？梢?，北極星的“皇位”也存在輪流坐莊的可能。天文學(xué)家們?cè)缫阉愠觯?5000年前,，北極星不是現(xiàn)在小熊座α星,，而是天龍座α星，中國(guó)古代稱它為右樞,。那時(shí)右樞獲得北極星的殊榮,。到公元1000年，也就是中國(guó)北宋初年的時(shí)候,，地球北極指向的天空離現(xiàn)在北極星——小熊座α星的角距還有6度,。可見,，那時(shí)它還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能作北極星?，F(xiàn)在地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空離小熊座α星的角距只有約1度。目前地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空正以每年15角秒的速度接近小熊座α星,。到公元2100年前后,，地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空和小熊座α星之間的角距最小，僅有約有28角分,。似乎這時(shí)它的“地位”才達(dá)到北極星的頂峰,。然而，從此以后,，地球自轉(zhuǎn)軸北極指向的天空將逐漸遠(yuǎn)離小熊座α星,。到公元4000年前后，仙王座γ星將成為北極星,。到公元14000年前后,，天琴座α星——織女星將獲得北極星的美名,。那時(shí)人們?cè)僬勂鹋＠珊涂椗墓适聛?lái)，織女星“入主北極星的皇位”身份,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)牛郎星,。地球自轉(zhuǎn)軸這樣擺動(dòng)一周的時(shí)間，大約是26000年,。這說(shuō)明一切事物都是在運(yùn)動(dòng)的,，靜止只是相對(duì)的，運(yùn)動(dòng)變化才是永恒的,。 北斗七星屬于大熊星座的一部分,，北斗七星位于大熊的背部和尾巴。這7顆星中有6顆是2等星,，1顆是3等星,。通過(guò)斗口的兩顆星連線，朝斗口方向延長(zhǎng)約5倍遠(yuǎn),，就找到了北極星,。認(rèn)星歌有：“認(rèn)星稱從北斗來(lái)，由北往西再展開,?！背鯇W(xué)認(rèn)星者可以從北斗七星依次來(lái)找其他星座了。 古人把北斗七星作為一種永恒的神圣的象征,。難道北斗七星組成的圖形永遠(yuǎn)不變嗎,？它永遠(yuǎn)是找北極星的“工具”嗎？當(dāng)然不是這樣,。宇宙間一切物體都在運(yùn)動(dòng)和變化之中,，恒星也不例外。既然恒星也在運(yùn)動(dòng),，那么,，北斗七星組成的圖形當(dāng)然也在變化。實(shí)際上,，這7顆恒星離我們的距離不等,，在60～200光年之間。它們各自運(yùn)行的方向和速度也不一樣,。7顆星大致朝兩個(gè)方向運(yùn)行,，搖光和天樞朝一個(gè)方向，其他5顆基本朝一個(gè)方向,。根據(jù)它們運(yùn)行的速度和方向,，天文學(xué)家們已經(jīng)算出，它們?cè)?10萬(wàn)年前。組成的圖形和10萬(wàn)年后組成的圖形,，都和今日的圖形大不一樣,。 天狼星的伴侶 連接獵戶座腰帶上的3顆星，向東南延長(zhǎng)到它們間距的約7倍長(zhǎng),，就會(huì)看到青白色的天狼星,。天狼星屬大犬座，正好在大獵犬嘴巴上,。在古埃及,，每當(dāng)天狼星在黎明時(shí)從東方地平線升起的時(shí)候，正是一年一度尼羅河泛濫的季節(jié),，此時(shí),，大地回春，埃及人便開始了播種耕耘,。由于天狼星的出沒和古埃及的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān),，所以人們特別崇拜它,。 天狼星是除太陽(yáng)外全天空中用肉眼看起來(lái)最亮的恒星,，是距離我們較近的恒星之一，它的距離為8．7光年,。它還是自行（在垂直視線方向移動(dòng)的角度的大?。O快的恒星，平均每年自行稍大于1″,。1834年德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾開始研究天狼星的自行,。1844年他發(fā)表文章指出，天狼星的運(yùn)動(dòng)很不規(guī)則,，在大球上的軌跡不像其他恒星那樣沿一條直線運(yùn)動(dòng),，而是在天球上畫下一道波紋狀的路線。這種現(xiàn)象引出這樣一個(gè)結(jié)論：天狼星實(shí)際是一對(duì)雙星,，天狼星的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),，是由于它圍繞雙星系統(tǒng)的重心作軌道運(yùn)動(dòng)所造成的。 貝塞爾的文章發(fā)表以后,，由于當(dāng)時(shí)并未找到天狼星的伴星,，人們認(rèn)為它可能是個(gè)暗黑的看不見的星，此后也就沒有人再注意這個(gè)問題了,。19年以后,，美國(guó)望遠(yuǎn)鏡制造家克拉克制造了一架口徑為46厘米的折射望遠(yuǎn)鏡，他在試驗(yàn)這架望遠(yuǎn)鏡時(shí),，終于發(fā)現(xiàn)天狼星附近的“看不見的伴侶”,，這個(gè)雙星系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為50年。根據(jù)雙星的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步求出了伴星的質(zhì)量,，結(jié)果是天狼星的質(zhì)量與太陽(yáng)的質(zhì)量差不多,。但是，天狼伴星的亮度卻只有太陽(yáng)的幾百分之一,，它的溫度并不低,，約為10000K左右。 什么原因使得天狼星的伴星這么暗呢,？原來(lái)它的體積太小了,，只有太陽(yáng)體積的百萬(wàn)分之幾。因此,，人們把這類恒星稱為白矮星,。 天狼伴星的體積比地球大不了多少，質(zhì)量卻和太陽(yáng)質(zhì)量差不多,，這意味 10 3著它的密度非常大,，為10公斤／米，即每立方米的天狼伴星物質(zhì)的質(zhì)量約1000萬(wàn)噸,。白矮星上1噸重的材料可以放在火柴盒里,，可以想象它的密度之大！ 最早發(fā)現(xiàn)的另一顆白矮星是波江座40號(hào)星的伴星?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)白矮星1000顆左右,。由于它們的亮度太小，使用大望遠(yuǎn)鏡也只能看到距離較近的白矮星,，實(shí)際上,，白矮星的數(shù)目比現(xiàn)在知道的要多得多。白矮星的密度 為什么白矮星的密度如此之高,？根據(jù)白矮星的半徑和質(zhì)量可以算出它表 7 9面的重力等于地球表面重力的10～10（1000萬(wàn)～10億）倍,。在這樣高的壓力下，組成白矮星的物質(zhì)的原子都被壓碎了：電子脫離了它原來(lái)在原子中的軌道變成自由電子,。我們知道,，原子是由原子核和電子組成，原子的質(zhì)量大 -8部分集中在原子核上,，而原子核占的空間很小,，如氫原子核的半徑只10厘 -13米（一厘米的一億分之一），而氫原子核（質(zhì)子）的半徑只有10厘米（一厘米的十萬(wàn)億分之一）,。原子被壓碎,，在強(qiáng)大的壓力下，原子核排得更緊密了,，因此單位空間內(nèi)包含更多的物質(zhì),，即是說(shuō)密度大大增高了。這種自由電子氣體叫作簡(jiǎn)并電子氣體。簡(jiǎn)并電子氣體壓力與白矮星強(qiáng)大的重力平衡,，維持著白矮星的穩(wěn)定,。白矮星質(zhì)量越大，重力越大,，簡(jiǎn)并電子氣體壓力就抵抗不住星體的引力收縮,，白矮星就會(huì)進(jìn)一步坍縮成密度更高的天體。印度出生的美國(guó)天體物理學(xué)家錢德拉塞卡研究了白矮星的物態(tài),，得出它的質(zhì)量極限為1．4個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量,。當(dāng)質(zhì)量大于1．4個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量時(shí)，白矮星是不穩(wěn)定的,，引力坍縮將使它變?yōu)槊芏雀叩闹凶有腔蚝诙?。白矮星的演變與壽命 白矮星是恒星生命史的晚期天體，是快要死亡的天體,。它是如何演變來(lái)的呢,？ 現(xiàn)代恒星演化理論告訴我們：恒星是由星云收縮而形成的，星云中主要的成分是氫,，星云收縮,，溫度不斷升高，密度不斷增大,。當(dāng)溫度升高到700萬(wàn)K時(shí),，氫就會(huì)熔合在一起發(fā)生熱核聚變,，產(chǎn)生大量的光和熱,，這時(shí)恒星便誕生了。依靠氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻?yīng),，恒星度過(guò)一生的青壯年時(shí)期,。當(dāng)核心的氫燃料消耗光的時(shí)候，核心溫度升得更高,，引發(fā)氦聚變反應(yīng),，恒星膨脹變成一顆又紅（表面溫度較低）又大的紅巨星。紅巨星進(jìn)一步演化,，其外層氣體由于膨脹慢慢擴(kuò)散到宇宙空間去,，而星體核心部分演化成白矮星。當(dāng)星核質(zhì)量大于白矮星質(zhì)量極限時(shí),，星核便會(huì)演化為中子星或黑洞,。到了這個(gè)階段，恒星便進(jìn)入老年垂死階段,。這時(shí)氫,、氦等熱核原料已經(jīng)用光。此后，白矮星便依靠它的余熱慢慢走向它生命的終點(diǎn),。 不過(guò),，有時(shí)白矮星也會(huì)“死而復(fù)活”。當(dāng)白矮星是密近雙星系統(tǒng)中的一個(gè)子星的時(shí)候,，白矮星會(huì)吸積另外一顆子星的物質(zhì),，吸積來(lái)的氫在白矮星表面堆積，形成氫氣包層,，當(dāng)溫度足夠高時(shí),，就會(huì)發(fā)生熱核反應(yīng)而產(chǎn)生巨大能量。這種現(xiàn)象叫新星爆發(fā),。有的新星還會(huì)再度爆發(fā),，成為再發(fā)新星。 新星爆發(fā)后白矮星的命運(yùn)如何,？一種理論認(rèn)為,，白矮星有可能由于吸積過(guò)多的物質(zhì)，質(zhì)量超過(guò)白矮星質(zhì)量的極限而發(fā)生引力坍縮,，演化為中子星,。 白矮星如何走完它的生命旅程？其最終結(jié)局到底如何,？會(huì)不會(huì)演化成中子星,？白矮星死亡之后的遺骸會(huì)成為形成新恒星的材料嗎？……一系列問題引起人們的思考和興趣,。中子星 在天文學(xué)史上,，由理論家根據(jù)物理學(xué)規(guī)律預(yù)先推算出該天體的存在，再由天文觀測(cè)家實(shí)測(cè)從而得到證實(shí)的例子是不少見的,。中子星也是這樣,。1932年，英國(guó)物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)組成原子的粒子除電子（帶負(fù)電荷）和帶正電荷的質(zhì)子之外,，還存在一種不帶電的粒子,，定名為中子。查德威克的發(fā)現(xiàn)公布后,，當(dāng)時(shí)正在瑞典作學(xué)術(shù)訪問的前蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道作了一個(gè)有趣的預(yù)言：在宇宙中存在一種主要由中子組成的星,，它的體積很小，質(zhì)量接近太陽(yáng) 57質(zhì)量,，大體包含10（1O億億億億億億億）個(gè)中子,，因此密度極高。 那么,，中子星是怎樣形成的呢,？一個(gè)正常的恒星經(jīng)歷怎樣的物理過(guò)程被壓縮成如此高密度的中子星呢,？巴德和茲維基于1934年作出了回答，他們計(jì)算了一個(gè)正常恒星（半徑約為100萬(wàn)公里）經(jīng)引力坍縮為大小約10公里的中子星時(shí)引力能的變化,，發(fā)現(xiàn)和超新星釋放出的能量相等,，因此提出：正常恒星過(guò)渡到中子星，是由于超新星爆發(fā)造成的,。美國(guó)科學(xué)家奧本海默研究了引力坍縮過(guò)程,，進(jìn)一步肯定了中子星存在的可能性。此后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期,，人們完全忽略了這些理論家的工作,，沒有人認(rèn)為會(huì)找到中子星。因?yàn)橹凶有翘?，一個(gè)比地球還小的恒星發(fā)出的光畢竟太微弱了,，何況連它是否發(fā)光還不清楚呢。直到30年后,，人們才以意料不到的方式證實(shí)了中子星的存在,。 60年代，英國(guó)劍橋大學(xué)的休伊什和他的學(xué)生貝爾（現(xiàn)名伯娜爾）,，一起制造了一面很大的長(zhǎng)波（3．7米）接收天線,，用來(lái)研究星際電離氣體對(duì)宇宙射電波的折射效應(yīng)，即星際閃爍,。在這個(gè)波長(zhǎng)上,，只有角直徑非常小的射電源才會(huì)發(fā)生閃爍，較大的射電星系是不會(huì)閃爍的,。1967年7月,，剛開始啟用這具射電望遠(yuǎn)鏡作觀測(cè)的幾天內(nèi)，貝爾就記錄到有很強(qiáng)的無(wú)線電信號(hào)起伏,。信號(hào)的特征不像是星標(biāo)閃爍,，卻很像是地面上的無(wú)線電干擾,。 起初,，休伊什把它當(dāng)作摩托車打火之類的從地面來(lái)的無(wú)線電干擾而不予理會(huì)。以后,，這種信號(hào)一再反復(fù)出現(xiàn),，直到10月份，他們得出結(jié)論：這是來(lái)自天體的射電信號(hào),。他們又換用了一具更靈敏的接收機(jī),，11月份，他們第一次接收到清晰的,、極其規(guī)則的無(wú)線電脈沖信號(hào),。這是人為的嗎,？會(huì)是宇宙飛船發(fā)出的嗎？會(huì)不會(huì)是地外文明世界發(fā)來(lái)的無(wú)線電信號(hào)呢,？這后一種可能性特別令人激動(dòng),。有本科學(xué)幻想小說(shuō)中曾描寫過(guò)地外文明世界有種“小綠人”的高級(jí)智慧生物，因此,，當(dāng)時(shí)有的科學(xué)家戲稱這種無(wú)線電信號(hào)為小綠人的信號(hào),。 顯然，如果讓大家知道他們正在接收小綠人發(fā)來(lái)的信號(hào),，那是多么轟動(dòng)的新聞,，記者就會(huì)大批地?fù)磉M(jìn)天文臺(tái)，從而影響科研工作,。所以,，直到1968年2月，休伊什才在英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了他們觀測(cè)到來(lái)自宇宙的射電脈沖星的文章,。文章分析了脈沖信號(hào)的性質(zhì)后指出,，脈沖星肯定在太陽(yáng)系之外，可能是某種致密天體,，大概是白矮星或者中子星,。消息傳開之后，各國(guó)的射電天文學(xué)家立即把注意力轉(zhuǎn)向天空,，來(lái)證實(shí)這一引人注意的發(fā)現(xiàn),。兩周以后，英國(guó)焦德爾雷班克天文臺(tái)就發(fā)表文章,，證實(shí)了第一顆脈沖星的存在,。到1968年，至少有8個(gè)射電天文臺(tái)觀測(cè)到了脈沖星,，到現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)了500多個(gè)脈沖星,。 脈沖星是什么天體呢？人們紛紛提出各種理論,，推測(cè)什么天體能夠發(fā)生周期性的脈沖變化,。最初，人們認(rèn)為是白矮星的周期膨脹和收縮運(yùn)動(dòng),。但白矮星的脈動(dòng)周期不會(huì)小于2秒,，而多數(shù)脈沖星的脈沖周期都小于2秒。蟹狀星云中的脈沖星,，脈沖周期為0．033秒,。于是，人們又進(jìn)一步考慮白矮星雙星的公轉(zhuǎn)效應(yīng),，計(jì)算表朋,，即使是相接觸的雙白矮星,，其公轉(zhuǎn)軌道周期也不會(huì)小于1．7秒?？磥?lái)唯一的可能解釋脈沖星的物理機(jī)制是白矮星自轉(zhuǎn),。自轉(zhuǎn)周期為1秒以上的白矮星是穩(wěn)定的，如果周期太短,，快速自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力就會(huì)使白矮星解體,。但不少脈沖星的周期都小于1秒，而且用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)脈沖星竟沒有一個(gè)是白矮星,！ 1968年,，帕西尼和高爾德分別發(fā)表文章，論述脈沖星是具有磁場(chǎng)的快速自轉(zhuǎn)的中子星,。這樣才使關(guān)于脈沖星的爭(zhēng)論告一段落,。有兩顆脈沖星存在于超新星遺跡中，這一事實(shí)既證實(shí)了超新星爆發(fā)會(huì)產(chǎn)生中子星的科學(xué)預(yù)言,，也證實(shí)脈沖星就是中子星,。此外，帕西尼和高爾德預(yù)言,，脈沖星由于輻射自轉(zhuǎn)應(yīng)該減慢,，不久就發(fā)現(xiàn)蟹狀星云脈沖星的自轉(zhuǎn)周期果然正在減慢。于是,，脈沖星即中子星就完全得到肯定,。白矮星與中子星 現(xiàn)代恒星演化理論告訴我們，中子星是恒星演化到晚期的產(chǎn)物,，當(dāng)恒星因耗盡能量而出現(xiàn)超新星爆發(fā)時(shí),，在引力作用下，星核就會(huì)坍縮成中子星,。 在銀河系中,，雙星是很常見的，若是雙星中有中子星,，中子星對(duì)雙星的演化會(huì)有什么影響呢,？ 1968年，一位前蘇聯(lián)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),，天蝎座X—l是一對(duì)雙星,，其中之一是中子星，它的伴星是一紅巨星,。紅巨星的氣體受到中子星的吸積，在中子星的周圍旋轉(zhuǎn)碰撞,，而升溫到100萬(wàn)K時(shí),，就會(huì)輻射出大量X射線,。 天文學(xué)家研究了由雙星組成的X射線源（X射線雙星）以后，發(fā)現(xiàn)供給X射線源物質(zhì)的伴星可分兩類：一類是具有幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的大伴星,，一類是不超過(guò)兩個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的小伴星,。這兩類伴星的演化有所不同：前一類X射線雙星中的大質(zhì)量伴星自然演化，并以超新星爆發(fā)而告終,。爆發(fā)把雙星系統(tǒng)中的許多物質(zhì)吹到宇宙空間,，從而削弱了兩星間引力，若雙星系統(tǒng)喪失了一半以上的物質(zhì),，它就瓦解,，只留下一個(gè)孤單的中子星。若爆發(fā)出的物質(zhì)不多,，雙星系統(tǒng)保存下來(lái),，結(jié)果是留下一對(duì)中子星。1947年后,，果然發(fā)現(xiàn)了雙脈沖星,。而含有一個(gè)低質(zhì)量的恒星和一顆中子星的X射線雙星，演化較溫和,，由于伴星沒有足夠的物質(zhì)引起超新星爆發(fā),，伴星流失到中子星的物質(zhì)速率很緩慢，結(jié)果是形成一顆白矮星和一顆中子星,。在已知的射電脈沖星中,，雙星相對(duì)稀少，僅有9個(gè)為脈沖雙星,，其中7個(gè)是屬于后一類的,。 然而，PSR0820—02脈沖星的發(fā)現(xiàn)給上述演化理論提出了難題：它是一個(gè)由白矮星和中子星組成的雙星,。根據(jù)理論,，它應(yīng)該是磁場(chǎng)較弱、脈沖周期很短的脈沖雙星,，但實(shí)際上它卻是磁場(chǎng)很強(qiáng)的一種特殊脈沖雙星,，最新的理論認(rèn)為，這類脈沖雙星中的中子星并非來(lái)自超新星爆發(fā),，而是來(lái)自白矮星的坍縮,。按照這種理論，PSR0820—02原是一個(gè)普通的雙星,，質(zhì)量較大的伴星最后演化成白矮墾,，但它繼續(xù)吸積質(zhì)量較小的另一伴星的物質(zhì)，最后超過(guò)白矮星的質(zhì)量極限而坍縮為一個(gè)中子星,。不過(guò),，一般說(shuō)來(lái),，由伴星吸積來(lái)的氫在白矮星表面積聚起來(lái)后，大多數(shù)白矮星會(huì)由于氫聚變產(chǎn)生爆炸（新星爆發(fā)）,，又把積聚起來(lái)的物質(zhì)拋出,，是不會(huì)坍縮為中子星的。若使白矮星發(fā)生引力坍縮變成中子星,，必須要求白矮星滿足兩個(gè)條件,。（1）必須是特殊白矮星，是一種由氖,、氦和鎂組成的白矮星,，這樣的化學(xué)組成對(duì)氫聚變不起催化作用；（2）白矮星伴星的質(zhì)量輸出必須十分緩慢,，不易發(fā)生激烈的爆發(fā),。這種理論模型尚需觀測(cè)來(lái)檢驗(yàn)。白矮星會(huì)按照這種方式演變?yōu)橹凶有菃?？中子星本身又將如何演化,？天文學(xué)家正在努力尋找更多的脈沖星來(lái)驗(yàn)證上述新理論是否正確，進(jìn)一步理解中子星演化的來(lái)龍去脈,。 神秘的新星 晴朗的夜空中,，原來(lái)看不見有星的位置上突然間冒出一顆亮星，這種現(xiàn)象是多么令人驚訝和興奮,！人們往往認(rèn)為這是顆新誕生的恒星,，于是便把這種天體叫做新星。新星發(fā)亮一段時(shí)間之后,，亮度逐漸減小,，又慢慢地消失在夜空中，好像來(lái)去匆匆的過(guò)客,，因此我國(guó)古代又把它叫做客星,。新星的最古老的記錄是我國(guó)《漢書》上的記載，元光元年（公元前134年）六月“客星見于房”,，“房”指二十八宿中的房宿,，相當(dāng)于現(xiàn)在的天蝎星座。到現(xiàn)在為止,，在銀河系中總共記錄到的新星不過(guò)200顆左右,。每年發(fā)現(xiàn)的新星并不多，多則三五個(gè),，少則一個(gè)也沒有,，肉眼能看得到的亮新星就更為稀少了。根據(jù)推算，在我們銀河系中,，平均每年可能出現(xiàn)50顆新星,。但是,，由于新星都分布在銀河平面附近,，那里的大量吸光星際物質(zhì)吸收了新星的光，因此我們只能看到近距離的新星,，這樣一來(lái),，就使新星成為一種少見的天象了。新星不是新的星 長(zhǎng)期以來(lái),，人們一直認(rèn)為新星是從宇宙中新產(chǎn)生出來(lái)的天體,。直到 19世紀(jì)末，這一想法才有所改變,。那時(shí),，照相方法已經(jīng)引入天文觀測(cè)，人們對(duì)整個(gè)天空進(jìn)行了巡天照相,。由于照相底片能夠累積光線,，所以較暗的星經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間曝光，在底片上也能顯現(xiàn)出來(lái),。在照相的星圖上人們發(fā)現(xiàn),，新星出現(xiàn)以前，在那個(gè)位置上早已存在著星星,，只是由于它太暗,，我們?nèi)庋劭床灰娏T了。當(dāng)新星最為明亮期過(guò)后,，在新星“消失”的位置上,，用照相方法仍可觀測(cè)到那顆星星。這時(shí),，人們才正確地認(rèn)識(shí)到新星并不是新誕生出來(lái)的星,。 新星出現(xiàn)時(shí)，極其明亮,。1918年天鷹座出現(xiàn)一顆新星,，亮度達(dá)-1．1等，在天空中,，成為僅次于天狼星的第二亮星,。一般的新星的亮度也達(dá)到1等星。新星出現(xiàn)前,，它的亮度很暗,，都在肉眼視力范圍之外，而肉眼能看到的最暗星是6等星。新星發(fā)亮前后,，亮度變化可以達(dá)到7～16星等,。像1975年天鵝座出現(xiàn)的新星，亮度變化達(dá)19個(gè)星等,。星等相差1等,，亮度相差2．5倍，新星發(fā)亮前后,，亮度可以劇增幾百萬(wàn)倍至幾千萬(wàn)倍,。究竟是什么原因使恒星亮度劇增呢？ 人們用光譜分析的方法研究了新星的光譜,，發(fā)現(xiàn)在新星亮度極大時(shí),，光譜線向紫端移動(dòng)，表明新星外層大氣向觀測(cè)者方向移動(dòng),。由譜線位移可以計(jì)算出,，新星向外膨脹的速度為1000公里／秒以上。這樣巨大的膨脹速度說(shuō)明什么呢,？說(shuō)明新星在“爆炸”,。由于新星的爆炸，使新星的亮度驟然劇增幾千倍,。新星的爆發(fā) 新星爆發(fā),，大量物質(zhì)被拋射到宇宙空間里，星體會(huì)不會(huì)因爆炸而瓦解呢,？人們研究了幾十個(gè)爆發(fā)后的新星光譜,，發(fā)現(xiàn)這些光譜和一些演化到晚年的熱矮星的光譜非常相似。于是人們產(chǎn)生這樣一種認(rèn)識(shí),，新星不是恒星的幼兒階段,，而是恒星的暮年階段。新星爆發(fā)是恒星行將死亡的前奏曲,，是恒星的“天鵝之歌”,。 本世紀(jì)50年代，由于天文觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,，人們不但可以知道爆發(fā)后的新星的亮度,，還能夠知道新星爆發(fā)前的亮度。對(duì)比兩者,，竟發(fā)現(xiàn)了一個(gè)未曾意料到的結(jié)果,。絕大多數(shù)的新星，爆發(fā)前后的亮度是相同的,，經(jīng)歷一次爆炸,，新星又恢復(fù)到爆發(fā)前的狀態(tài),。新星爆發(fā)不是恒星的解體，而是一次“調(diào)整”,。進(jìn)一步研究新星爆發(fā)的能量和質(zhì)量變化后發(fā)現(xiàn),，經(jīng)過(guò)一次爆發(fā)，恒星的質(zhì)量 30僅僅損失萬(wàn)分之幾到千分之幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量（一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量為2×10公斤,，即2000萬(wàn)億億億噸）,，拋出的物質(zhì)微乎其微。新星種類 新星是爆發(fā)型變星的一種,，屬于爆發(fā)型變星的還有再發(fā)新星,、矮新星的和類新星等,，它們或多或少都具有和新星類似的特征,。再發(fā)新星是指觀測(cè)到不止一次爆發(fā)的新星，大體上每10～100年就爆發(fā)一次,，已觀測(cè)到十幾顆,。羅盤座T星和人馬座V2005星已經(jīng)記錄到了5次爆發(fā)。再發(fā)新星爆發(fā)時(shí),，亮星劇增的幅度比新星的光變幅度要小,，為7～9星等。每次爆發(fā)拋出的質(zhì)量?jī)H有百萬(wàn)分之幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量?，F(xiàn)在認(rèn)為,，再發(fā)新星和新星之間沒有根本的區(qū)別，新星可能是爆發(fā)周期長(zhǎng)的再發(fā)新星,，而再發(fā)新星可能是爆發(fā)周期短的新星,。 矮新星是爆發(fā)規(guī)模比新星小（亮度變幅2～6星等）,、爆發(fā)周期很短（每隔幾十天就爆發(fā)一次）的爆發(fā)型變星,，它發(fā)亮的突然與快速和新星發(fā)亮的特征有些類似。 類新星是某些特征與新星類似的變星,，亮度變幅約3個(gè)星等,。每隔數(shù)年發(fā)亮一次。新星爆發(fā)的原因 新星爆發(fā)是一種物質(zhì)拋射和能量釋放的不穩(wěn)定的物理過(guò)程,。爆發(fā)破壞了恒星的原有平衡狀態(tài),，經(jīng)過(guò)能量釋放又重新達(dá)到新的平衡狀態(tài)。 是什么原因促使恒星爆發(fā)呢,？這種爆發(fā)對(duì)恒星的生命演化史具有什么作用呢,？ 目前，有不少天文學(xué)家致力于研究新星爆發(fā)的物理原因,。有種學(xué)說(shuō)認(rèn)為,，恒星演化到晚期，中心溫度高到幾十億度，密度升高到水的密度的1億倍以上,。這時(shí),，恒星核心內(nèi)部由于熱核反應(yīng)產(chǎn)生大量中微子。中微子是一種基本粒子,，靜止質(zhì)量等于零,，不帶電，穿透力特別強(qiáng),，不和其他物質(zhì)粒子發(fā)生作用,，因此產(chǎn)生出來(lái)以后能夠很快地跑到恒星外部去。它們帶走很大能量,，恒星內(nèi)部能量迅速減小,，因而抵抗不住恒星引力的收縮。于是,，恒星迅速坍縮,。造成恒星爆發(fā)。不過(guò),，這種物理過(guò)程釋放出來(lái)的能量又太強(qiáng)了,，大大超過(guò)新星爆發(fā)產(chǎn)生的能量，所以,，用它來(lái)解釋新星爆發(fā)是缺乏說(shuō)服力的,。 后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)有許多新星,、再發(fā)新星,、矮新星、類新星是雙星系統(tǒng),。1947年,，觀測(cè)證實(shí)，再發(fā)新星北冕座T星是分光雙星,；1952年,，觀測(cè)到矮新星天鵝座SS也是分光雙星；1954年,，證實(shí)類新星寶瓶座AE又是分光雙星,；同年，證實(shí)武仙座DQ新星是食雙星的一個(gè)子星,。四類爆發(fā)變星都與雙星有關(guān),。 是不是所有新星都是雙星呢？雙星對(duì)新星爆發(fā)有什么關(guān)系呢,？ 現(xiàn)在有種理論認(rèn)為,，很多新星爆發(fā)的原因可能與它是密近雙星有關(guān)（密近雙星是指雙星的兩子星距離較近,，由于引力作用，兩子星之間有物質(zhì)交流的雙星系統(tǒng)）,。當(dāng)密近雙星的一個(gè)大質(zhì)量子星演化為冷的紅巨星,，另一個(gè)小質(zhì)量子星演化為熱矮星的時(shí)候，冷星膨脹,，外層氣體射向熱矮星,，使熱矮星表面吸積起含有大量氫的氣體包層。當(dāng)氣體包層之下溫度增高到足以引起氫的熱核聚變時(shí),，熱矮星就因熱核聚變反應(yīng)而釋放能量,，造成新爆發(fā)。這個(gè)理論是否正確,？還待進(jìn)一步觀測(cè)來(lái)驗(yàn)證,，理論本身也還有許多細(xì)節(jié)不清楚。如果說(shuō)密近雙星是造成新星爆發(fā)的原因,，那些不是雙星的新星爆發(fā)的原因又是什么呢,？再發(fā)新星一再爆發(fā)的物理機(jī)制又是什么呢？近幾十年來(lái),，人們發(fā)現(xiàn)除了存在可見光波段上突然發(fā)亮的新星之外，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)射電能量劇增的射電新星,，以及X射線能量突然劇增的X射線新星,。這些新星爆發(fā)的原因又是什么呢？新星爆發(fā)的秘密有待人們?nèi)ソ衣丁?BR> 罕見的超新星 1987年2月23日,，在大麥哲倫云星系出現(xiàn)了一顆超新星,。第二天，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)便向全世界的天文臺(tái)站和觀測(cè)機(jī)構(gòu)發(fā)出電報(bào)和電傳,，通報(bào)這一罕見的銀河系外天體爆發(fā)現(xiàn)象,。這顆超新星被命名為 1987A。超新星是大質(zhì)量恒星（質(zhì)量大于或等于8～10個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量）在晚年發(fā)生的崩潰,、瓦解性的爆炸現(xiàn)象,，一般質(zhì)量較小的恒星并不以超新星爆發(fā)終了它的一生。超新星現(xiàn)象 在晴朗的夜空中,，人們有時(shí)會(huì)在原先看不到星星的地方發(fā)現(xiàn)一顆新出現(xiàn)的星星在閃耀,，人們最早時(shí)稱它為新星。實(shí)際上它并不是一顆新出現(xiàn)的星,，只是因?yàn)檫^(guò)去它太暗弱而不引人注意罷了,。后來(lái)，天文學(xué)家把在短時(shí)間內(nèi)亮度突然增大1萬(wàn)倍甚至100萬(wàn)倍的恒星稱為新星,；把亮度突然增加比新星強(qiáng) 7 10得多,，光度能達(dá)到太陽(yáng)光度的10～10（1000萬(wàn)～100億）倍的星稱之為超新星,。 現(xiàn)代天文學(xué)家統(tǒng)計(jì)分析了古代天文觀測(cè)記錄，特別是我國(guó)豐富的歷史資料,，結(jié)果只確定了不足10個(gè)銀河系內(nèi)的歷史超新星,。天文學(xué)家們公認(rèn)，公元1006年,、1054年,、1181年、1572和1604年諸年的中國(guó)古書中的“客星”記載,，都是銀河系中的超新星（見下表）,。離現(xiàn)在最近的兩顆超新星（1572年、1604年）,，著名天文學(xué)家第谷和開普勒曾觀測(cè)過(guò),，曾分別被稱為“第谷新星”和“開普勒新星”。 歷史上的超新星 （銀河系內(nèi)） 爆發(fā)年份 歷史年代 客星專名 所在 星座 星等 肉眼可見時(shí)間 公元185 東漢 靈帝 中平二年 南門客星 半人馬 -8 20 個(gè)月 386 東晉 孝武帝 太元十一年 南斗客星 人馬 ,？ 3 個(gè)月51 續(xù)表 爆發(fā)年份 歷史年代 客星專名 所在星座 星等 肉眼可見時(shí)間 393 東晉 孝武帝 太元十八年 尾中客星 天蝎 -1 8 個(gè)月 1006 北宋 真宗 景德三年 周伯星 狐貍 -9.5 數(shù)年 1054 北宋 仁宗 至和元年 無(wú)關(guān)客星 金?！ ?5 22 個(gè)月 1181 南宋 孝宗 淳熙八年 傳舍客星 仙后 0 6 個(gè)月 1408 — — 天鵝 -3 ,？ 1572 明 穆宗 陲慶六年 閣道客星 仙后 -4 18 個(gè)月 1604 明 神宗 萬(wàn)歷三十二年 尾分客星 蛇夫 -2.5 12 個(gè)月 1885年8月31日,，有人觀測(cè)到仙女座大星云中恒星的爆發(fā)，并認(rèn)為是新星,。直到1920年,，天文學(xué)家才搞清楚仙女座大星云是銀河系外的星系，其星光要經(jīng)過(guò)200多萬(wàn)年才能傳到地球,。由此可算出1885年看到的那顆恒星爆發(fā)時(shí),，光度竟然是太陽(yáng)的100億倍，使人們大吃一驚,！從此以后,，人們才把這種光能量極其巨大的恒星爆發(fā)現(xiàn)象，稱為超新星爆發(fā),。細(xì)心的天文學(xué)家們,，還從20年代以前的天文照相底片中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了13個(gè)河外星系超新星,。隨著巨型精良的天文望遠(yuǎn)鏡的問世,，天文學(xué)家開展了超新星照相巡天觀測(cè)工作。從1885年～1987年2月底,，人們一共發(fā)現(xiàn)了633個(gè)河外星系超新星,。據(jù)估計(jì)，每個(gè)星系平均近300年才有一顆超新星出現(xiàn),。 我國(guó)古代天文觀測(cè)者對(duì)觀測(cè)記錄超新星作出了杰出的貢獻(xiàn),，表中列出的1054年出現(xiàn)的那顆著名超新星,，就是最突出的例子?！端问贰分杏涊d：“宋至和元年五月乙丑客星出天關(guān)（即金牛座ζ星）東南,，可數(shù)寸，歲余稍沒,?！?BR> 《宋會(huì)要》一書中也有記載：“至和元年，伏睹客星出現(xiàn),，其星上微有光彩,，黃色?！敝绹?guó)天文學(xué)家哈勃于1928年根據(jù)金牛座“蟹狀星云”的大小以及它約每秒900公里的膨脹速度,，指出它就是中國(guó)史書上記載的那顆客星——超新星爆發(fā)后的遺跡。恒星的爆炸 現(xiàn)代天文學(xué)家認(rèn)為,，恒星就是遙遠(yuǎn)的太陽(yáng),，只不過(guò)其大小與太陽(yáng)不盡相同罷了。大質(zhì)量的恒星在晚年為什么會(huì)爆炸呢,？要弄清這個(gè)問題,，首先應(yīng)該知道恒星的物質(zhì)組成，或者說(shuō)它靠什么東西“燃燒而發(fā)光呢”,？ 近代天文學(xué)家由光譜分析方法獲悉,，太陽(yáng)上含有大量的氫元素，其次還有少量的氦,、碳、氧,、硅等60多種元素,。1939年，美國(guó)著名物理學(xué)家貝特認(rèn)為,，太陽(yáng)的能量來(lái)自于氫原子核聚變反應(yīng),，它類似于氫彈爆炸。當(dāng)4個(gè)氫原子核聚變?yōu)?個(gè)氦原子核時(shí),，可釋放出巨大能量,。實(shí)現(xiàn)熱核聚變反應(yīng)的條件是高溫和高壓?？茖W(xué)家們通過(guò)觀測(cè)研究,，由物理定律計(jì)算出太陽(yáng)中心溫度約為1500萬(wàn)度。也就是說(shuō),，太陽(yáng)是一座似氫原子核為燃料的核子爐,！后來(lái),，人們把這一理論推廣應(yīng)用于恒星演化研究。 在恒星演化過(guò)程中,，其內(nèi)部的熱核反應(yīng)是一個(gè)持續(xù)不斷的過(guò)程,。人們逐漸弄清楚在任何恒星中氦約占 25％左右，其余的大多數(shù)是氫,，而所有其他元素的總和才占總成分的1％～2％,。一般說(shuō)來(lái)，恒星先是以氫為燃料,。恒星的核心部分——星核的氫燃料耗盡后,，星核中心收縮釋放的引力能使恒星的氫殼層燃燒，同時(shí)恒星外層向外膨脹,。與此同時(shí),，星核的收縮還使這個(gè)“熱核反應(yīng)爐”升溫（可達(dá)2億度），然后,，氦開始燃燒,，這時(shí)星核收縮停止。 氦燃燒的灰燼是碳和氧,。在氦燃料耗盡時(shí),，星核又開始收縮。這時(shí)候的恒星有點(diǎn)像是兩個(gè)套在一起的球殼——雙燃燒殼源,，一個(gè)是氫殼源,，另一個(gè)是氦殼源。當(dāng)星核收縮到一定程度,，星核內(nèi)的溫度達(dá)到8億度,，碳開始燃燒。碳燃燒的主要灰燼是氧,，氧燃燒之后是硅,；前者燃燒所需的溫度是20億度，后者所需的溫度是30億度,。 綜上所述,，在核反應(yīng)的每一個(gè)階段，當(dāng)一種核燃料耗盡時(shí),，恒星的中心部分缺少能量輻射便開始收縮,，在收縮過(guò)程中可釋放引力能，因而使星核內(nèi)溫度上升,，最終把另一種核燃料點(diǎn)燃,。恒星在晚年變得越來(lái)越不穩(wěn)定，熱核反應(yīng)一輪接一輪地進(jìn)行,，熱核反應(yīng)的溫度一輪比一輪高,，反應(yīng)的速率也進(jìn)一步加快,，最終導(dǎo)致整個(gè)恒墾爆炸即超新星爆發(fā)現(xiàn)象。在理論上具體一點(diǎn)說(shuō)來(lái),，如果氧和硅的燃燒都未能使星體爆炸,，那么恒星內(nèi)部最終就由鐵原子核和電子簡(jiǎn)并氣體組成一個(gè)密度極大的核心，這時(shí)所有的核燃料就都耗盡了,。因?yàn)殍F原子核的結(jié)合能最大,，鐵核是很穩(wěn)定的核。此時(shí)的恒星已接近“死亡”,，伴隨恒星中心核反應(yīng)的輪番進(jìn)行,，星核已被一個(gè)溫度低得多（不足10億度）的“幔”所包圍,，在幔的外面還包有一層氫和氦的外殼,。星幔中的化學(xué)成分占優(yōu)勢(shì)的是氧、氮和氖等輕元素,，這些是恒星爆炸所需要的潛在核燃料,。 這時(shí)候由于上層物質(zhì)的重量已經(jīng)不再能被下面的氣體壓力所支撐，恒星的所有外層便向著中心陷落——坍縮,，并在此過(guò)程中迅速升溫,。當(dāng)星核的密度接近每立方厘米3000萬(wàn)噸，而溫度超過(guò)1000億度時(shí),，核心將停止收縮,，包層由于不再向恒星中心坍塌而迅速被加熱，幔中的輕元素像“火藥庫(kù)”似地爆炸了,。超新星爆發(fā)前,，作為坍縮星的全部復(fù)雜的物理過(guò)程，僅僅是在異常短暫的,、大約不到一秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的,。中微子 在現(xiàn)代天文學(xué)研究中，中微子——一種質(zhì)量近乎為零的中性不帶電粒子,，竟然涉及宇宙演化問題。中微子究竟有無(wú)質(zhì)量,？如果有,，到底是多少？這是科學(xué)家們非常關(guān)心的問題,。因?yàn)?，從科學(xué)理論上來(lái)說(shuō)，如果中微子確實(shí)具有質(zhì)量的話,，在數(shù)百億年后,，我們的宇宙將會(huì)由膨脹轉(zhuǎn)化為收縮,，即宇宙將經(jīng)歷一個(gè)由冷卻而升溫的階段，最終將升到比現(xiàn)在的太陽(yáng)溫度還要高很多的高溫狀態(tài),，人類建立起來(lái)的文明均將被毀滅,。幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直在千方百計(jì)地測(cè)量中微子的質(zhì)量,，但始終未得出明確的結(jié)果,。 1987年，大麥哲倫云星系超新星爆發(fā)后,，使關(guān)心一切中微子問題的科學(xué)家們興奮起來(lái)了,！因?yàn)椋藗冊(cè)O(shè)在地球上的幾臺(tái)中微子探測(cè)器都探測(cè)到了來(lái)自超新星的中微子信號(hào),。 前面提到,，超新星爆發(fā)是由引力坍縮效應(yīng)而引起的。恒星在坍縮過(guò)程中釋放的引力能中至少99％被中微子帶走,，只有幾乎不到1％轉(zhuǎn)變成人們所觀測(cè)到的能量形式,。中微子在一般情況下幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生作用，然而在急劇坍縮的恒星核心附近,，由于物質(zhì)密度極高,，大量的中微子形成一股高壓的中微子“風(fēng)”，這股攜帶著大量能量的中微子束在向外沖擊時(shí),，必然對(duì)含有豐富鐵原子核的外殼產(chǎn)生強(qiáng)大壓力,，并猛烈地推開它，繼續(xù)外沖,，沖出星核和整個(gè)星體,，從而形成超新星爆炸，這時(shí)約有幾個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)一齊被拋向星際空間,。 超新星1987A發(fā)射的中微子先后被意大利,、日本、美國(guó)和前蘇聯(lián)的中微子探測(cè)器探測(cè)到,。這顆星距離地球大約16萬(wàn)光年,。物理學(xué)家們說(shuō)，如果中微子沒有質(zhì)量,，那么它們將以光速飛行,；如果中微子具有一定的、哪怕是微乎其微的靜止質(zhì)量,，則它們將產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲,。如果人們能準(zhǔn)確地知道一個(gè)天體的距離、中微子能量和延遲的時(shí)間，則可以利用一個(gè)公式計(jì)算出中微子靜止質(zhì)量來(lái),。原則上,，若在實(shí)驗(yàn)室中探測(cè)到引力坍縮時(shí)釋放出的引力波，到達(dá)地球時(shí)的信號(hào)和中做子信號(hào)之間的“時(shí)間差”數(shù)值,，那么,，就能由此估計(jì)出中微子質(zhì)量來(lái)。遺憾的是,，現(xiàn)在人們還沒有這樣高靈敏度的引力波探測(cè)器,，當(dāng)然也沒有得到可信的信號(hào)。所以,，至今中微子質(zhì)量問題仍是一個(gè)謎,，人們期望觀測(cè)到下一次的超新星爆發(fā)，但那也許是一二百年后的事了,。 來(lái)自1987A的中微子被地面探測(cè)器所接收到這件事,，還意味著這樣一個(gè)問題，中微子在長(zhǎng)達(dá)16萬(wàn)光年的漫長(zhǎng)路途中,，并未衰變成別的粒子,。在此之前有一種假說(shuō)認(rèn)為：太陽(yáng)中微子在日地空間路途上衰變?yōu)槟承﹦e的粒子了，所以人們只探測(cè)到很少的中微子,。然而,，中微子從太陽(yáng)到地球路上只需大約8分鐘，如果中微子平均壽命是16萬(wàn)光年或者短一些,，則不會(huì)有多少中微子損失在此途中的,。這一情況正好否定了對(duì)“太陽(yáng)中微子失蹤之謎”的那種所謂“衰變假說(shuō)”的理論。 科學(xué)家們正在建立更先進(jìn)的全天運(yùn)行的中微子探測(cè)器,，這樣能對(duì)超新星所產(chǎn)生的中微子進(jìn)行系統(tǒng)的觀測(cè)研究,，這還有助于粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)的協(xié)同研究。超新星爆發(fā) 近年來(lái),，科學(xué)界對(duì)恐龍滅絕事件提出了幾種假說(shuō),，其中有人提出，大約在6500萬(wàn)年前,，有一顆距太陽(yáng)系較近的銀河系超新星爆發(fā),，其強(qiáng)烈的核輻射消滅了地球上大部分生命，恐龍作為那個(gè)時(shí)期的龐然大物自然也未能幸免,。更為有趣的是,，80年代一些天文學(xué)家的研究認(rèn)為，超新星爆發(fā)是太陽(yáng)系形成的外力,。 1969年，墜落在墨西哥北部阿倫德村莊附近的一塊隕石（人們后來(lái)習(xí)慣上稱之為阿倫德隕石），它含有碳及其球粒形的包體,，亦稱含碳質(zhì)球粒隕石,。1973年，美國(guó)一些科學(xué)家在阿倫德隕石中發(fā)現(xiàn),，氧-16同位素的含量比地球上氧-16的含量要高些,，有些樣品中氧-16的含量竟高到正常氧的5％。隕石是帶有原始太陽(yáng)系信息的珍貴的研究樣品,。 |
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