太陽系是由太陽在所有行星的軌道上組成的。除了行星,太陽系還分為衛星、彗星、小行星、小行星、塵埃和氣體。
太陽系或軌道中的壹切都是圍繞太陽旋轉的。太陽包含了太陽能系統中大約98%的物質。如果更大,那就更糟了。因為太陽太大了,它強大的引力吸引著太陽系附近的所有其他物體。與此同時,這些快速移動的物體試圖逃入外層空間。因為行星試圖飛走,同時太陽試圖把它們拉回來,那就是它們處於兩種力量的平衡中。天平飛向太陽,逃入太空。他們花了很長時間才到達他們的母星。
太陽系是如何形成的?
這是壹個重要的問題,科學家很難知道。畢竟太陽系是幾十億年前創造的,周圍的人都看到了。我們自身的進化與太陽系的進化密切相關。所以從那裏知道了太陽系的起源,就很難理解人類是怎麽來的。
科學家認為太陽系是由巨大的塵埃和氣體雲演化而來的。他們認為塵埃和氣體在自身重力的作用下開始坍縮。在那種情況下,事情可能會開始在壹個巨大的圓圈中運動,就像水在中央排水管周圍壹圈壹圈地流出壹樣。
在中心,壹顆小恒星開始由雲旋轉形成。恒星變得越來越大,因為它收集了更多的塵埃和氣體,並坍縮。
遠離恒星形成的地方,塵埃和氣體的小團塊也在中心坍縮。恒星的中心被點亮,最終形成了太陽,而小坨子變成了行星、小行星、衛星、彗星、小行星。
水星的英文名來源於羅馬神墨丘利。符號上面是壹個圓圈,下面是壹條交叉的短豎線和壹個半圓(Unicode:?).這是水星魔杖的形狀。在5世紀,水星實際上被認為是兩個不同的行星,因為它經常交替出現在太陽的兩側。傍晚出現時,稱為水星;但當它在早上出現時,它被稱為阿波羅,以紀念太陽神阿波羅。畢達哥拉斯後來指出,他們實際上是同壹個星球。在中國古代,水星被稱為“晨星”。
中國古人把金星稱為“太白”或“太白金星”,也叫“祁鳴”或“長庚”。古希臘人稱阿芙羅狄蒂,希臘神話中愛與美的女神。在羅馬神話中,愛與美的女神是維納斯,所以維納斯也叫維納斯。金星的天文符號由金星的梳妝鏡來代表。金星的相位變化金星和月亮壹樣,也有周期性的周而復始的變化(相位變化),但由於金星離地球太遠,肉眼看不到。關於金星的相變,伽利略曾將其作為證明哥白尼日心說的有力證據。
地球是太陽系中的行星之壹,按照離太陽由近到遠的順序,地球排在第三位。它是太陽系中最大的類地行星,也是唯壹壹顆被現代科學證實有生命的行星。這顆行星的年齡估計約為45億年(4.5×109)。行星形成後不久,就俘獲了它唯壹的天然衛星——月球。地球上唯壹有智慧的生物是人類。
因為它在夜空中看起來是血紅色的,在西方,它是以羅馬神話中的戰神馬爾斯(或希臘神話中的戰神阿瑞斯)命名的。中國古代稱之為“閃爍”,因為它亮如火。火星有兩顆小型天然衛星:火衛壹和戴莫斯(阿瑞斯之子的名字)。兩顆衛星都很小,形狀奇怪,可能是引力捕獲的小行星。前綴areo-在英語中是指火星。
木星是太陽系九大行星之壹,按離太陽由近到遠的順序排在第五位。它也是太陽系中最大的行星,也是自轉最快的行星。中國古代用它來記錄歲月,所以叫歲星。
在西方,它被稱為羅馬神話中的眾神之王朱庇特,相當於希臘神話中的宙斯。
土星是壹顆巨大的氣體行星,是太陽系中僅次於木星的第二大行星。土星的英文名Saturn(以及大多數其他歐洲語言中土星的名字)是以羅馬神Saturnian命名的。在中國古代,它被稱為振興或填充星。
天王星是太陽系九大行星之壹。它在土星之外海王星之內排名第七,顏色是灰藍色。它是氣態巨行星。天王星是太陽系中直徑第三大的行星;但如果按質量計算,它比海王星輕,排名第四。天王星是以希臘神話中的天神烏拉諾斯命名的。
海王星,太陽系九大行星中的第八顆,是壹顆巨大的行星。海王星是天體力學計算發現的第壹顆行星。因為天王星的軌道與計算出的軌道不同,在1845年,約翰·福柯·亞當斯和埃班·秦偉業計算出了天王星外壹顆未知行星的可能位置。1846年9月23日,柏林天文臺臺長約翰·格佛瑞恩·蓋爾真的發現了壹顆新行星:海王星。
目前,海王星是太陽系中距離太陽第二遠的行星。海王星的名字是羅馬神話中的海王星。
冥王星是太陽系九大行星中最遠最小的壹顆,發現於1930年。因為離太陽最遠,所以也很冷,很像羅馬神話中冥界之神普羅托居住的地方,所以被稱為“冥王星”。
銀河系是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投射在天球上的亮帶在中國被稱為銀河而得名。
銀河系是壹個漩渦,四個旋臂從銀河系的中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和四個旋臂是恒星密集的地方。從遠處看,銀河系像壹個鍛煉身體的鐵餅。鐵餅的直徑為654.38+百萬光年,相當於1億公裏。中間最厚的地方大約是3000 ~ 6500光年。太陽位於壹個名為獵戶座臂的旋臂上,距離銀河系中心約25000光年。
銀河系的發現經歷了壹個漫長的過程。望遠鏡發明後,伽利略首先用望遠鏡觀測銀河系,發現銀河系是由恒星組成的。然後是t .賴特、I .康德、J. H .蘭伯特等。認為銀河系和所有的恒星可能會聚集成壹個巨大的恒星系統。18世紀後期,F.W .赫歇爾用自制的反射望遠鏡開始了恒星計數的觀測,以確定恒星系統的結構和大小。他斷言恒星系統是平的,太陽離圓盤中心不遠。他死後,他的兒子J.F .赫歇爾繼承父親的腳步,繼續深入研究,將數星工作擴展到南天。20世紀初,天文學家把以銀河系為表觀現象的恒星系統稱為銀河系。J.C. Kapteyn利用統計視差法測量恒星的平均距離,結合恒星的計數,得到了壹個銀河系的模型。在這個模型中,太陽在中心,銀河系呈圓盤狀,直徑8000秒差距,厚度2000秒差距。H shapley利用造父變星周期-光度關系來測量球狀星團的距離,從球狀星團的分布來研究銀河系的結構和大小。他的模型是銀河系是壹個透鏡狀的恒星系統,太陽不在中心。沙普利得出結論,銀河系直徑8萬秒差距,太陽距離銀河系中心2萬秒差距。這些值太大了,因為沙普利在計算距離時沒有考慮星際滅絕。20世紀20年代,銀河系自轉發現後,沙普利的銀河系模型得到認可。
銀河系是壹個巨大的螺旋星系,Sb型,有四個旋臂。包含壹兩千億顆恒星。銀河系整體自轉不佳,在太陽處的自轉速度約為220 km/s,太陽圍繞銀河系中心公轉約2.5億年。銀河系的視覺絕對星等為-20.5等。銀河系的總質量約為我們太陽的1萬億倍,約為銀河系所有恒星的10倍。這是壹個強有力的證據,證明暗物質存在於我們的星系中,遠在明亮的星盤之外。關於銀河系的年齡,流行的觀點是銀河系誕生於大爆炸後不久。用這種方法計算,我們銀河系的年齡約為654.38+04.5億歲,上下誤差各在20億年以上。科學界認為,宇宙誕生的“大爆炸”大約發生在。...
銀河系是太陽系所在的恒星系統,包括1200億顆恒星,大量的星團和星雲,以及各種類型的星際氣體和星際塵埃。它的總質量是太陽的6543.8+040億倍。銀河系中的大多數恒星都集中在壹個扁圓形的球體中,這個球體的形狀像壹個鐵餅。扁球體中間突出的部分稱為“核球”,半徑約7000光年。核心球中間稱為“銀核”,外圍稱為“銀盤”。銀盤外有壹個更大的球體,那裏恒星較少,密度較小,被稱為“銀暈”,直徑為7萬光年。銀河系是壹個螺旋結構的旋渦星系,即有壹個銀心和兩個旋臂,相距4500光年。它每壹部分的旋轉速度和周期都是不同的,因為離銀心的距離不同。太陽距離銀心約23000光年,以250公裏/秒的速度繞銀心運行,周期約2.5億年。
大約90%的星系物質集中在恒星中。星星有很多種。根據恒星的物理性質、化學成分、空間分布和運動特征,可將恒星分為五個恒星家族。最年輕的極端ⅰ族恒星主要分布在銀盤中的旋臂上;最古老的極端II族恒星主要分布在銀暈中。恒星經常聚集成簇。除了大量的雙星,銀河系中還發現了1000多個星團。銀河系中還有氣體和塵埃,約占銀河系總質量的10%。氣體和塵埃的分布是不均勻的,有些聚集成星雲,有些則分散在星際空間。自20世紀60年代以來,人們發現了大量的星際分子,如壹氧化碳和H2O。分子雲是恒星形成的主要場所。銀河系的核心,即銀核或銀核,是壹個非常特殊的地方。它發出強烈的無線電、紅外線、X射線和伽馬射線輻射。其性質尚不明確,可能存在壹個巨型黑洞,估計其質量可能達到太陽的數千萬倍。對銀河系的起源和演化知之甚少。
1971年,英國天文學家林登·貝爾(Lyndon Bell)和馬丁·奈斯(Martin Ness)分析了銀河系中心區域的紅外觀測和其他性質,指出銀河系中心的能量應該是壹個黑洞,並預言如果他們的假設是正確的,應該在銀河系中心觀測到壹個發射射電輻射的小尺度源,這種輻射的性質應該與人們在地面同步加速器中觀測到的相同。三年後,這樣壹個源被發現了,這就是人馬座a。
人馬座A的規模非常小,僅相當於壹顆普通恒星的大小。人馬座A發出的射電發射強度為2 * 10(34次方)erg/s,位於銀河系動力學中心0.2光年範圍內。它的周圍是速度高達300公裏/秒的運動電離氣體,還有壹個很強的紅外輻射源。已知所有恒星級天體的活動都無法解釋人馬座A的奇特特征,因此,人馬座A似乎是大質量黑洞的最佳候選。然而,由於目前沒有大質量黑洞的確鑿證據,天文學家小心翼翼地避免在結論性語言中提及大質量黑洞。我們的銀河系包含了大約2000億顆恒星,其中大約有1000億顆恒星,太陽就是其中的典型。銀河系是壹個相當大的螺旋星系,它有三個主要組成部分:壹個帶有旋臂的銀盤,壹個從中心凸出的銀心和壹個暈。
旋渦星系M83在大小和形狀上與我們的銀河系非常相似。
銀盤:
銀河盤:螺旋星系中由恒星、塵埃和氣體組成的扁平圓盤。
銀盤是銀河系的主要組成部分,銀河系中90%的可探測物質都在銀盤的範圍內。銀盤的形狀像壹個薄透鏡,以軸對稱的形式分布在銀中心周圍。其中心的厚度約為65,438+0,000光年,但這是微凸核球的厚度。銀盤本身的厚度只有2000光年,直徑將近1000光年。可以看出銀盤整體很薄。
除了銀核在1000秒差距範圍內繞銀核旋轉,銀盤其他部分繞銀核旋轉較差,即離銀核越遠,轉得越慢。銀盤中的物質主要以恒星的形式存在,占銀河系總質量不到10%的星際物質也大多分散在銀盤中。星際物質中,除了電離氫、分子氫和各種星際分子,還有10%的星際塵埃。這些直徑約為1微米的固體粒子是星際滅絕的主要原因,它們大多集中在銀道面附近。
因為太陽位於銀盤中,所以我們不容易知道銀盤的原貌。為了弄清銀盤的結構,根據Budd和Mayol在20世紀40年代對螺旋星系M31(仙女座星雲)旋臂的研究,得出了旋臂天體的主要類型,然後對這幾類天體在星系中進行了巡天,發現了太陽附近的三個平行旋臂。由於行星際消光,無法通過光學觀測獲得銀盤的整體外觀。有證據表明旋臂是星際氣體的聚集地,所以對星際氣體的探測可以顯示旋臂結構,星際氣體的21 cm射電頻譜沒有被星際塵埃阻擋,幾乎可以到達整個星系。光學和射電觀測都表明,銀盤確實有旋渦結構。
銀心:
星系的中央凸起是壹個明亮的球體,直徑約為20000光年,厚度為10000光年。這個區域由高密度恒星組成,主要是年齡超過100億年的紅色恒星。許多證據表明,中央區域存在壹個巨大的黑洞,星系核的活動非常劇烈。銀河系的中心,即銀河系旋轉軸與銀道面的交點。
銀河中心在人馬座方向,1950歷法元素坐標為:赤經174229,赤緯-28 5918。除了是壹個幾何點,銀河中心也意味著銀河系的中心區域。太陽離殷新大約100000秒差距,它位於銀道面以北大約8秒差距處。銀心和太陽系之間有大量星際塵埃,在北半球用光學望遠鏡很難看到可見光波段的銀心。射電天文和紅外觀測技術興起後,人們可以通過2微米到73厘米波段的星際塵埃探測到銀河系中心的信息。對中性氫21 cm譜線的觀測揭示了在距離殷新四千秒差距的O中存在壹個氫流的膨脹臂,即所謂的“三千秒差距臂”(該距離壹開始被錯誤地定為三千秒差距,後來修正為四千秒差距,但仍沿用舊名)。大約有1,000萬個具有太陽質量的中性氫,以每秒53公裏的速度沖向太陽系方向。在銀核的另壹側,有壹個質量大致相同的中性氫膨脹臂,它以每秒135公裏的速度離開銀核。它們應該是在10萬年到15萬年前以不對稱的方式被逐出銀心的。在距離殷新300秒差距的天空區域,有壹個圍繞殷新快速旋轉的氫盤,以每秒70 ~ 140公裏的速度向外擴張。盤中有壹個平均直徑為30秒差距的氫分子雲。在距離殷新70秒差距的地方,有壹個劇烈擾動的電離氫區域,它也以高速向外擴張。人們已經知道,不僅有大量氣體從銀河系中心湧出,而且在銀河系中心還有壹個很強的射電源,即人馬座A,它發出很強的同步輻射。甚長基線幹涉儀的探測表明,銀河系中心射電源的中心面積很小,甚至不到10天文單位,也就是不超過木星繞太陽的軌道。根據12.8微米的紅外觀測數據,直徑為1秒差距的銀核質量相當於幾百萬個太陽質量,其中約1萬個太陽質量以恒星的形式存在。邢有爵位?o銀河系中心有壹個大質量致密核,可能是黑洞。流入致密核心吸積盤的相對論電子在強磁場中加速,從而產生同步加速器輻射。星系氣體的運動狀態、星系中心的強射電源以及具有強核心活動的特殊星系(如塞弗特星系)的存在,使我們認為在包括銀河系在內的星系演化歷史中,壹直存在著核心激發活動,至今仍未停止。
銀色光環:
銀河暈分散在銀盤周圍的球形區域。銀暈的直徑約為98000光年。這裏的恒星密度很低,有壹些老恒星組成的球狀星團。有人認為銀暈外有壹個巨大的球形射電發射區,稱為銀冕,它從銀心延伸至少1000秒差距或32萬光年。
宇宙名言:
世界的真正奧秘不在於看不見的,而在於看得見的。奧斯卡·王爾德
在浩瀚寂靜的星空中,我們為逝去的太陽哭泣。約翰·德拉維爾·德·邁蒙
在黑爐的中心,無數個太陽被送出的地方,隱藏著無限的魔力。亞瑟·林博
如果壹個人能靜心於天上的事,那麽當他面對地上的事時,他所說所想的就會更加高尚。-西塞羅
銀河系統
地球和太陽所在的我們的恒星系統是壹個普通的星系,因其投射在天球上的乳白色亮帶而得名——銀河系。銀河系是壹個透鏡形狀的系統,直徑約為25000秒差距,厚度約為1 ~ 2000秒差距。它的主體叫做銀盤。由高光度恒星、星系團和銀河星雲組成的螺旋結構疊加在銀盤上。銀河系的中心是壹個大質量的核球,長軸為4-5千秒差距,厚度為4千秒差距。銀河系籠罩在直徑約3萬秒差距的銀暈中。銀暈中最亮的成員是球狀星團。銀河系質量為1.4×1011太陽質量,其中恒星約占90%,由氣體和塵埃組成的星際物質約占10%。銀河系作為壹個整體自轉很差。太陽距離銀心約65,438+00千秒差距在銀道面以北約8秒差距,以每秒250公裏的速度繞銀心運行,每2.5億年壹次。太陽附近的物質(恒星和星際物質)總密度約為0.13太陽質量/秒差距3或8.8×10-24 g/cm 3。銀河系是壹個擁有2000億顆恒星的Sb或Sc螺旋星系,是除仙女座外最大的巨型星系。它的表觀絕對星等是Mv=-20.5。它在1010年的時間尺度上演化。
研究簡史18世紀中期,人們認識到,除了太陽系中的行星、衛星等天體外,天空中所有的恒星都是遙遠的“太陽”。萊特、康德和蘭伯特最早認為,很可能是所有的恒星被組裝成壹個空間有限的龐大系統。
通過觀測研究恒星系統起源的第壹人是F.W .赫歇爾。他用自己的反射望遠鏡來數幾個天體區域的星星。1785年,他根據恒星計數的統計研究,繪制了壹幅以太陽為中心的銀河系扁平結構圖。他用50厘米和120厘米口徑的望遠鏡進行觀測,發現當望遠鏡的穿透力增加時,觀測到的暗星數量也增加,但仍然看不到銀河系的邊緣。F.W .赫歇爾意識到銀河系比他原先估計的要大得多。F.W .赫歇爾去世後,他的兒子J.F .赫歇爾繼承了父親的事業,把數星的範圍擴大到了南半天。19世紀中期,開始測量恒星間的距離,編制全天星圖。1906年,為了重新研究恒星世界的結構,Kapteyn提出了“選擇恒星區域”的計劃,後來被稱為“Kapteyn選區”。1922年,他畫了壹個類似於F.W. Herschel的模型,也是壹個太陽在中心,恒星密集,邊緣稀疏的扁平系統。沙普利在完全不同的基礎上探索了銀河系的大小和形狀。他利用Loewit在1908 ~ 1912年發現的麥哲倫星雲中的造父變星周期-光度關系來測量球狀星團與造父變星的距離。在沒有明顯星際滅絕的假設下,1918建立了壹個銀河系的透鏡狀模型,太陽不在中心。到20世紀20年代,shapley模型已經被天文學界認可。沙普利高估了銀河系,因為他沒有考慮星際滅絕效應。直到1930年,trumpler證實了星際物質的存在,這壹偏差才得以糾正。
構成銀河系的物質約90%集中在恒星中。1905年,hertzsprung發現恒星可以分為巨星和矮星。1913年,Herotto發表後,根據光譜類型和光度得知,除了主序星外,還有超巨星、巨星、亞巨星、亞矮星和白矮星五個分支。在1944期間,巴德對仙女座星系進行了觀測,確定了恒星可以分為兩個不同的星群:星群ⅰ和星群ⅱ。星族I是壹個年輕且富含黃金的天體,分布在旋臂上,與星際物質有關。星族ⅱ是壹個古老的貧金屬天體,沒有在銀道面聚集的趨勢。1957年,根據金屬含量、年齡、空間分布和運動特征,這兩個星組又進壹步細分為中間星組ⅰ、旋臂星組ⅰ、盤狀星組ⅱ和暈星組ⅱ。
恒星成雙、成組、成簇是常見現象。在太陽附近25秒差距內,有不到壹半的恒星是單星形式。到目前為止,已經觀測到65,438+032個球狀星團,超過65,438+0,000個銀河星團和相當多的恒星聯合體。根據統計推斷,應該有18000個銀河星團和500個球狀星團。二十世紀初,巴納德通過攝影觀測發現了大量的亮星雲和暗星雲。1904年,恒星光譜中離子鈣的發現揭示了星際物質的存在。隨後的光譜和偏振研究確定了星雲中的氣體和塵埃成分。近年來,通過紅外波段的探測,發現在暗星雲致密區有正在形成的恒星。射電天文學誕生後,利用中性氫21 cm譜線勾勒出銀河系的渦旋結構。根據電離氫區的描述,發現太陽附近有三個旋臂:人馬座、獵戶座和英仙座。太陽在獵戶座的臂內。此外,在殷新方向發現了壹個3000秒差距的手臂。兩臂之間的距離大約是1.6千秒差距。1963年,射電天文學觀測到星際分子OH,這是自1937 ~ 1941時期在光學波段鑒定出星際分子ch、CN、CH+以來的重大突破。到1979年底,已經發現了50多種星際分子。
結構銀河系的整體結構是:銀河系物質的主要部分由壹個叫做銀盤的薄圓盤組成,銀盤中心接近球形的部分叫做核球。恒星在核球中密度很高,在其中心有壹個很小的致密區,稱為銀核。銀板外是壹個更大的,接近球形的分布系統,其中的物質密度比銀板內低得多,稱為銀暈。銀暈外還有壹個銀冕,其物質分布也大致呈球形。關於銀河系的細節,請看《銀河系的結構》。
銀河系起源的起源和演化至今知之甚少。這不僅是為了研究壹般星系的起源和演化,也是為了研究宇宙學。根據大爆炸宇宙學假說,我們觀測到的所有星系,都是在1010年前,由於密度、不穩定引力和持續膨脹引起的高密度原始物質的漲落,逐漸形成原星系,演化成包括銀河系在內的星系團。而穩態宇宙模型的假設認為,星系是在高密度原星系的核心區域不斷形成的。
關於銀河系演化的研究,是近幾年才取得壹些成果的。有關太陽附近舊恒星空間運動的數據表明,在原星系星雲坍縮的過程中,首先誕生了暈星家族。它們的年齡超過6543.8億年,化學成分約為73%氫和27%氦。而氣態物質大部分集中成銀盤,進而形成盤星群。近年來,人們從恒星的形成和演化、元素豐度的變化、銀核的活動及其在演化中的地位等角度討論了銀河系的整體演化。20世紀60年代發展起來的密度波理論很好地解釋了銀河系螺旋結構的整體結構及其長期維持機制。
光年是什麽?光年是天文學中的距離單位,表示光在壹年中走過的距離的長度。光速每秒30萬公裏,壹天可以走259.2億公裏,是長度的365倍,也就是壹光年。這種用時間來表示距離的方法在日常生活中也有使用。比如從成都到重慶是450公裏,每天可以走60公裏,所以我們說從成都到重慶是七天半的路程。
太陽撞擊地球才八分十八秒。織女星的光到達地球需要27年。有了這樣的對比,我們會驚訝地大叫:“太好了!就是這麽遠!”但是天文學家壹定會嘲笑我們的稀有。他們會告訴我們,距離太陽數萬光年的恒星數不勝數,但是十光年之內的恒星只有十五顆,幾年前天文學家看到壹顆恒星爆發,通過計算,他們知道這顆恒星是在1300年前劇烈爆發的,也就是說這顆恒星距離地球1300光年。
光年是用來表示“距離”的天文單位。是以光速行走壹年所獲得的距離。天文學上,距離不是用公裏來表示的,主要是因為在宇宙中,天體之間的距離太遠了。僅從地球到月球,就約380000 (380000)公裏;如果是從地球到太陽,就不止(1.496億)公裏了。因此,我們必須有壹個更大的單位來計算天文距離。
在宇宙中,光速最快,每秒3 x 105 km,相當於在短短的壹秒鐘內繞地球7圈半(繞地球壹圈約4萬km)。如果用常用的“千米”來表示天體的距離,數字會很大。比如月球距離地球約3.8 x 105公裏,太陽距離地球約1.5 x 108公裏,太陽系中最遠的冥王星距離地球約6 x 109公裏。天文學上常用光年來表示天體的距離(即光壹年走過的距離約= 904605x1012km)。比如太陽系最近的恒星距離我們大約4.3光年,最近的星系仙女座距離我們大約200萬光年。
“黑洞”很容易被想象成“大黑洞”,其實不然。所謂“黑洞”就是這樣壹個天體:它的引力場強大到連光都逃不掉。
根據廣義相對論,引力場會彎曲時空。當恒星較大時,其引力場對時空的影響很小,恒星表面某壹點發出的光可以直線向任意方向發射。恒星的半徑越小,對周圍時空的彎曲作用越大,在某些角度發出的光會沿著彎曲的空間回到恒星表面。
當恒星的半徑小到壹個特定值(天文學上稱之為“史瓦西半徑”)時,甚至連垂直面發出的光都被捕捉到了。這時,恒星變成了黑洞。說它“黑”,就是說它像宇宙中的無底洞。任何物質壹旦掉進去,似乎都逃不掉。其實黑洞真的是“看不見”的,這個我們後面會講到。
那麽,黑洞是如何形成的呢?事實上,和白矮星、中子星壹樣,黑洞很可能是由恒星演化而來的。
我們已經詳細介紹了白矮星和中子星的形成過程。當恒星老化時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),中心產生的能量也快用完了。這樣,它就不再有足夠的強度來承受外殼的巨大重量。因此,在外殼的沈重壓力下,核心開始坍塌,直到最後形成壹個小而致密的恒星,它能夠再次平衡壓力。
質量較小的恒星主要演化成白矮星,質量較大的恒星可能形成中子星。根據科學家的計算,中子星的總質量不可能大於太陽質量的三倍。如果超過這個值,就沒有與自身引力抗衡的力,就會導致另壹次大坍縮。
這壹次,根據科學家的猜測,物質將無情地向中心點行進,直到成為壹個體積為零、密度無窮大的“點”。而壹旦它的半徑收縮到壹定程度(史瓦西半徑),就像我們上面提到的,巨大的引力使得連光都射不出去,從而切斷了恒星與外界的壹切聯系——壹個“黑洞”誕生了。
與其他天體相比,黑洞太特殊了。比如黑洞具有不可見性,人們無法直接觀察到,甚至科學家也只能對其內部結構做出各種猜測。那麽,黑洞是如何隱藏自己的呢?答案是——彎曲空間。眾所周知,光是直線傳播的。這是壹個基本常識。但是根據廣義相對論,空間在引力場的作用下會發生彎曲。此時,雖然光仍然沿著任意兩點間最短的距離傳播,但不是直線,而是曲線。形象地說,似乎光本來應該是直線前進的,但是強大的引力把它拉離了原來的方向。
在地球上,因為引力場很小,所以這種彎曲很小。在黑洞周圍,這種空間變形非常大。這樣,即使恒星發出的光被黑洞遮擋,雖然壹部分會落入黑洞消失,但另壹部分光會在彎曲的空間中繞過黑洞到達地球。所以我們很容易觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在壹樣。這就是黑洞的隱形性。
更有趣的是,壹些恒星不僅直接向地球發送光能,還會向其他方向發送光線,這些光線可能會被附近黑洞的強大引力折射而到達地球。這樣,我們不僅能看到這顆星星的“臉”,還能看到它的側面,甚至它的背面!
“黑洞”無疑是本世紀最具挑戰性和最令人興奮的天文理論之壹。許多科學家都在努力揭開它的神秘面紗,新的理論不斷提出。但是,這些當代天體物理學的最新成果,在這裏不是三言兩語就能說清楚的。
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