觀察宇宙現象

□ 聞 新 Victor W.

開普勒空間望遠鏡

人類怎樣理解宇宙？

很久以前，我們的祖先是通過肉眼觀察遙遠星星的方位變化來認知宇宙，世界上最早用科學和數學解釋自然的是古希臘人，他們曾用星體的映射關系，測量出地球的尺寸是如此驚人地準確。

隨著科技的進步，人類開始通過望遠鏡觀測恒星、行星、彗星和宇宙塵埃等，觀測它們的運行軌跡，通過光譜分析來計算它們的速度、能量和距離等。

今天，人類可以通過宇宙飛船、航天飛機、宇宙探測器、衛星來接近宇宙天體，進而更深入地探究它們的本質。如美國航宇局先后將哈勃空間望遠鏡和開普勒空間望遠鏡（如圖所示）送入太空，使得天文科學家看得更清楚和更遙遠。

縱觀歷史，在人類進入航天活動的50多年里,現代天文學取得的輝煌成績大大超過了此前幾千年悠久的坐地觀天所取得的成就。

X射線天文望遠鏡捕獲的星光情景

探索宇宙的儀器?

為了認識和了解宇宙中的不同物質和能量，科學家必須使用不同種類的儀器。例如，為了觀察銀河系中心的塵埃和氣體，必須使用望遠鏡；為了觀察星體放出的X射線，必須使用X射線望遠鏡；為了觀察天體放射出的電磁能量，必須使用可以探測出電磁信號的望遠鏡。右圖是X射線天文望遠鏡捕獲的星光情景。

最近，為了觀察太陽系外行星、超新星等現象，我國科學家將在南極附近安裝三臺有效觀測口徑50厘米的“巡天望遠鏡”，三臺望遠鏡選用不同的濾光片，同時觀測天體的不同波段。

圖中紫色的部分表示暗物質

什么是宇宙的暗物質？

暗物質是一種物質，是一種看不見的物質，所以稱它為暗物質?？茖W家認為宇宙質量的90%是暗物質，見左圖。

利用常規儀器，探測暗物質是很困難的，這是因為暗物質不同于其它閃閃發光的星體。暗物質既不會放射出X射線，也不會放出無線電波或其它種類的電磁能量。盡管暗物質不能使用望遠鏡和其它儀器直接探測，但科學家可以測量到它的引力效應?？茖W家經常通過探測銀河系里的引力，來解釋不同星體和物質的存在。

銀河系里的黑洞想象圖

什么是黑洞？

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是一種天體，它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。由于黑洞中的光無法逃逸，所以人們無法直接觀測到黑洞。盡管黑洞和暗物質一樣，都是無法直接觀測到的，但黑洞不同于暗物質。

科學家已經知道黑洞是怎樣形成的。黑洞是由一個燃料燃燒盡的、比我們太陽大的星體。由于恒星的收縮無休止地進行下去，在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質，這就是黑洞，見左圖。天文學家認為，銀河系里有幾千萬個黑洞。

為什么銀河系中央的黑洞不斷地吞食小行星？

銀河系中央部位有一個黑洞，天文學家稱作“人馬座A”，距離我們地球約2.6萬光年。這個黑洞斑每天都有耀斑出現，每次可以持續長達1小時，并且其亮度可以達到黑洞典型功率的數百倍。天文學家認為這種耀斑可能是吸積盤中小行星不斷被黑洞吞噬的結果。在距離這個黑洞1.6億千米處有一個巨大的“云團”，含有數萬億顆小行星，正圍繞人馬座A運行。當這些小行星的軌道由于受到黑洞引力的擾動而變得不穩定時，它們就會下落，從而被黑洞的巨大引力撕裂，隨后這些撕裂的小行星就會不斷地墜入這個黑洞，如左圖所示。

脈沖星

什么是脈沖星？

脈沖星，就是變星的一種。脈沖星是在1967年首次被發現的，脈沖星發出一種周期性的電波，形成一種電磁能量。因為這種星體不斷地發出電磁脈沖信號，平均每秒閃光2次，所以人們就把它命名為“脈沖星”。

有些科學家認為它是一個大的星體燃燒盡了以后，伴隨著強烈的爆炸，形成一些小的殘余物質，由于殘余物質的尺寸大小不足以形成黑洞，就形成了脈沖星。所以，脈沖星是體積特別小、密度卻相當大的星體。

目前，人類已找到了1600多顆脈沖星，并且已得知它們就是高速自轉的中子星。盡管脈沖星很小，但它的引力場卻很大。天文學家認為，當將死的星球失去能量時，它就會開始塌縮，而在塌縮的過程中，它所包含的所有物質都擠壓在一起，密度變得越來越大。隨著越來越多的物質向星體的中心移動，星體會越轉越快。

下期預告：

下期的題名為“哈勃探測銀河系”。主要圍繞著哈勃空間望遠鏡對銀河系的探測成就進行介紹，如哈勃空間望遠鏡組成與結構、哈勃的功勞、銀河系的特殊性、宇宙膨脹速度等等問題進行說明與敘述，引導讀者更深入了解銀河系和宇宙想象給人們帶來的問題。