宇宙和生命-第7章
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庠矗佣潞阈强梢员还鄄獾健！∫酉抵械纳亮凉獾悌で蚓厶濉：棋择罚惺痪〉男窍怠Ｋ孀趴萍嫉慕剑煳难Ъ疑杓撇⒔ㄔ炝酥本�8…10米的地基望远镜。他们更加仔细地观测到银河系和邻近星系中的几百个亮点。这些星系中的亮点被命名为球聚体（Globular Clusters）， 由十万到一百万个恒星密集组成。
银河系的闪光亮点，今年第一期的《科学》杂志对球聚体的观察进行了一系列的报道、综述和研究 （Science， 299卷 563年1月3日）。美国天文学家Krauss和Chaboyer论证宇宙和第一批恒星的年龄至少为112亿年。他们并推测宇宙是由一种拮抗重力的神秘能量所主宰的。张图片描绘了银河系存在、演化的四个阶段，代表着现代天文学家对星系的认识。那些分布在银河系中的闪亮光点就是球聚体，每一个球聚体包含有几十万颗星星。1976年，当天文物理学家Ivan King为学生Francois Schweizer签注他的著作“展现宇宙”时，他写道：“Francois，尽量使这（课本）过时”。Francois秉承师志，已经成为研究球聚体的专家。Ivan King的鼓励确实反映了这种科学的精神。现今的科学家们努力在寻找突破和发现新的理论。当科学进步时，人们今天的知识将会变得陈旧过时，支离破碎，甚至是有缺陷的。 不平静的银河系球形星团，天文学家在广阔的天体范围内发现了许许多多出乎意料的现象，这些观察结果显示我们的宇宙正在发生着剧烈的变化。《科学》杂志在2003年伊始发了一期特别期刊用以介绍银河系中球形星团中发生的巨变。球形星团据信是宇宙中最古老的星团。测定宇宙年龄的一种方法就是通过测定球形星团中古老星体的年龄来估测宇宙年龄的下限。对银河系球形星团的观测发现了许多震憾人心的大变动。天文学家指出如果我们能够在距离星团核心较近的区域观察这些球形星团，我们会发现那里的夜空无比绚丽多彩。罗伯特。伊里恩（Robert Irion）教授的文章“银河系中不平静的群星”集中介绍了在银河系球形星团中观察到的壮观景象。
在地球上，在距离太阳几光年之内我们只能看到为数不多的几个恒星，但是在这些球形星团附近却有十万个以上的恒星。这么多星体荟萃在这么小的空间里，因此星团里面热闹非凡，众多的双星系统以几小时，甚至以几分钟为周期互相环绕着，脉冲星一分钟自转上1000周，他们运动的轨道互相交叉穿越。在计算机模拟图象中，众多的星体就象绕着街灯飞行的一大群飞蛾。星体之间的相互作用的景象使人眼花缭乱。星团中星体的相互作用使许多星体被抛射到星团外围或远离星团的空间；许多星体甚至互相碰撞成为新星体。在球形星团中发生这种碰撞的机率比在其它区域要高达十亿倍以上。这些相互作用吸引了许多天文学家。 科学家从哈勃望远镜和钱德勒X…射线观测仪的观测结果和计算机模拟中发现星团中星体的演化和星团的动力学息息相关，每一个星体的变化都对周围环境发生重要的影响，从而影响着其它星体的变化。
星团中的双星系统是科学家们感兴趣的对象之一。科学家们把双星系统比作含有两个原子的分子系统，虽然两个系统的尺寸相差很大，双星系统由星体而非原子组成，但是科学家们认为两个系统有着相同的物理实质。双星系统的行为受整个星团密度的影响。当星团膨胀时，其中的星体距离不是太近，双星系统和其他星体的碰撞机会很少。但是星团中星体的相互吸引不可避免地使星团体积缩小。当双星系统与另外一个星体靠近时，另外的星体可以从双星系统获得能量从而使双星系统互相环绕的轨道变小。有时第三个星体甚至取代双星系统中的一个并且把它抛出星团之外。科学家们把这个过程叫做星团中星体的“蒸发”。这种交换使得星团密度变小，避免星团核心的坍缩，但是从长远来看，也使得星团的生存受到威胁，星团的寿命可达1亿甚至更高，取决于它的最初质量和含有双星系统的数目。
计算表明星团中如果有5％到10％的星体是双星就足以使星团通过以上描述的蒸发过程从而避免星团的坍缩。理论预测当星团核心坍缩时蒸发过程应该很快使核心反弹，从而避免星团的坍缩，因此我们应该观测不到这种坍缩的系统。但是在银河系星团中天文学家们观察到了为数众多的星团核心坍缩的例子，观测发现大约有20％的银河星团发生了核心的坍缩。因此观测和理论预测在这里发生了严重的冲突，至今仍然没有一个物理理论对这种核心坍缩给出令人信服的解释。
球形星团给天文学家研究星体在密集状态的行为提供了一个机会，其中星体的不寻常活动对天文学家来说也充满了神秘。 快速穿越银河系的黑洞，超新星爆发产生的黑洞及与其相伴的黄色星体的设想图。天文学家11月18日宣布，他们利用“哈勃”太空望远镜在银河系内观测到一个“逃逸”中的黑洞，为黑洞形成与超新星爆发之间的相关性提供了最有力证据。这次发现的黑洞代号为GRO J1655…40，这是迄今发现的第一个在银河系内部快速飞行的黑洞。（超新星爆发产生的黑洞及与其相伴的黄色星体的设想图） 天文学家表示，新发现的黑洞就象出膛的炮弹一样在飞奔，时速达到４０万公里，比邻近恒星运动速度快4倍。其跑动速度如此之快，证明它很可能是在超新星爆发过程中被“投掷”出来的。目前其运动大致方向是朝着地球飞来。但近期不会对地球构成威胁。天文学家指出，在银行系的中央区域，星球的形成更加频繁，因此超新星的出现也更加常见。 钱德勒X－射线观测仪观测到银河系黑洞附近的剧烈碰撞，美国航空航天局网站12月12年9月6日的《科学》杂志上。 这次所观察到的黑洞系统SS433，是一个含有黑洞和大质量星体的双星系统。所探测到两团气体温度高达5千万度，分布在黑洞两侧距离黑洞系统0。25光年。科学家们用多普勒频移测到的气体团速度表明，其中一团朝着靠近地球的方向运动，另一团则远离地球而去。
科学家们对在远离银河系中心黑洞探测到高温气体团感到非常意外。早先钱德勒和哈勃望远镜的观测表明气体在逃离黑洞膨胀的过程中温度会迅速下降，所以科学家们认为在离开黑洞几百万公里以外应该没有高温气体。 “这些发现证明膨胀冷却模型不能成立，”文章合作者之一，阿姆斯特丹大学的罗勃。分德尔博士说，这些气体必然被重新加热过，最可能的一个过程是来自后面的高速的气体团撞到了前面速度较低的气体团。”在用可见光波段望远镜所作的观测中科学家们的确发现有黑洞附近每隔几分钟就有子弹状的团状气体射出。科学家们正在对此作进一步的观测。 天文新发现巨星环环绕著银河系，银河系环示意图 左：由美国科学家领导的研究小组提出 右图：欧洲科学家提出，1月6日在美国西雅图召开的第201届美国天文学会议上，两个独立的研究小组宣布发现银河系被一个以前没有见过的、由古老的星体所组成的巨环所环绕。如果存在一完整的环，科学家们将不得不重新思考银河系如何形成的细节。 天文学家一般认为，银河系大多数星体集中于相对较薄的圆盘和中心较厚的凸起上面，在银河系中心星体数量更多，朝银河系边缘，星体会愈来愈稀少。新发现的圆环上大约有1亿到5亿颗星体组成，在银河系边缘外发现了这么多星体，对天文学家是个惊讶。由美国科学家领导的研究小组研究成员。美国费米国家加速器实验室的布赖恩。晏尼（Brian Yanny）说，圆环上的星体围绕银河系中心运转，速度大约是太阳的一半。圆环比圆盘约厚10倍。 “该圆环不同寻常，因为它似乎仅仅由古老星体所组成。”欧洲研究小组组成员之一、罗瑞哥。埃巴塔（RodrigoIbata）说，“虽然在有些已知的星系里也有由年轻星体组成的亮环，但是还没有发现一个星系有类似于银河系的那个巨环。”
尽管对圆环的形成有多种解释，但是天文学家认为，无论如何该圆环是个谜。
银河系上空的氢气云团，方框显示天文望远镜观测到的孤立氢气云，科学家在银河系周围发现氢气云团。据美国国家射电天文观测中心1光年。他们的研究结果将发表在《天文物理期刊快报》天文学家认为，GBT望远镜发现最令人信服的事实是这些气体云团在动力学上和银河系盘的相关性，即它们跟着银河系转动。目前，关于这些云团的起源还不清楚。银河系中心亮丽风景线，银河系中心区域的惊人的高能全景图。美国航空航天局（NASA） 的位于大气层外的钱德勒X射线观測站（Chandra X…ray Observatory ）最近绘制了一个银河系中心区域的惊人的高能全景图。这一发现对了解我们银河系最活跃地带和宇宙中的其他星系迈出了重要的一步。 看起来像一个蔓延的大都市，钱德勒新绘制的图片上显示成百的白矮星，中子星和黑洞浸泡在几百万度的像发光的雾一样的气体中。他们的中心是一个巨大的黑洞。Amherst 的 University of Massachusetts 的 Q。 Daniel Wang 说，“银河系的中心是运动的中心。从这些图片我们可以对银河系中的恒星，气体和灰尘，包括磁场和吸引力之间的相互作用有一个更深的认识。我们可以看到这些力的相互作用是如何影响到周围的区域以致对整个银河系造成影响。”Wang在21年7月16至21日由一个先进的CCD图像谱仪（AIS）绘制，包含了银河系中心的厚4光年的狭长区域。这个小组最直接的一个结果使他们可以把单独的X光源和热气体产生的散射光区分开，并且更改了过去对热气体的定义。热气体的温度看起来比原来估计的低十倍。散射的X光似乎与银河系内部的混乱与密度有关。那里恒星的形成速度比银河系“郊区“要快得多。绝大多数的质量很大的恒星坐落在银河系中心地带并且迅速地把星体的外层甩出从而形成星际风。那里超新星的爆发也更加常见而且把振动穿过星系内部。
银河系的中心是一个质量相当于三百万个太阳的黑洞。虽然钱德勒最近观察到了银河系中心黑洞附近的一个微弱闪光，但黑洞附近的输出功率保持相对较低。然而，这个小组观察到的一个似乎与离中心几百光年远的铁原子发出的无法解释的光也许表明银河系中心的超级黑洞过去比现在亮几百倍。或者，这发光是由过去银河系中心黑洞引起的极高能量的宇宙射线引起。银河系中心充满极热气体产生的极高压力和极强的磁场。图片也显示高温高压的气体显然在从银河系中心向银河系外围逃逸。Wang说，“银河系是一个生态系统，他中心的活动会严重影响银河系整体的演化。从天文学角度看，银河系的中心就好比我们的后花园，它为我们了解其他星系的核心提供了优秀的试验场地。” 一粒砂中有三千大千世界，我们银河系中同样也存在着三千大千世界。希望现代的科学能够借鉴古老的东方对这个世界的深奥理解。其实从某种意义上说，我们银河系也是一个庞大的生命体。银河系中心的更加常见的超新星爆发也许意味着银河系中心的时间场要远远快于它周围的时间场，并且那里正在发生剧烈的转变。哈勃望远镜观测到一个奇异星体爆发产生的“光回声”V838 莫诺色罗蒂斯星体强烈爆发，这组由美国航空航天局哈勃望远镜拍摄的照片显示一个非同寻常的星体爆发产生的光象水波一样在星体附近回荡。该星体名为V838 莫诺色罗蒂斯（Monocerotis）， 位于我们银河系的独角兽（ Unicorn）星座，是一个罕见的正在爆发的超级巨星（supergiant）。超级巨星是一类大质量，高亮度的星体，质量一般是太阳的几百倍以上，亮度也比太阳大得多。这次的异常爆炸发生在2002年1月，在短短的四十多天里，该星体的亮度增长了一万倍，成为我们银河系中亮度最大的星体。照片中可以见到从这一奇异星体发出的光正在向四周的空间扩散，在碰到四周包围着该星体的尘埃后又被反射回来，构成一副绚丽的、状似牛眼的多色图样。关于这一观测的研究结果刊登在3月27日的《自然》杂志上，《科学》杂志在同一天发表了有关评论。V838 莫诺色罗蒂斯星体强烈爆发亮度剧增
照片显示从2002年5月到12月，星体景象由于星体四周不同部分依次被照亮而发生了显著的变化。天文学家把这种效应称为“光回声”。星云中的不同颜色反映了星体颜色随着星体爆发的改变。在这段爆发过程中，该星云的表观直径迅速由4光年增加到7光年。目前科学家们对这次爆发的原因还不清楚，天文学家称以前从没有观察到过类似的星体。
银河系即将进入新纪元，绚丽多姿的银河系。今年2周年年会上，克利斯。马丁报告了他们的一项研究结果。该研究表明，我们银河系正在进入一个新的时代，一个庞大密集的星际气体圆环正在银河系中心附近汇集，其密度在未来的2倍，银河系的景观将会非常绚丽。
即将产生的新星体很多是一些大质量短寿命的星体。当它们死亡时，它们以高速释放的重质量元素，成为星系中其它长寿命类似于我们太阳一类星体的种子。研究者之一，哈佛…史密斯森尼安（Harvard…Smithsonian）天文中心的安东尼。斯达克（Antony Stark）说，“这些星体将很快用完它们的燃料，然后以超新星的形式爆炸。现在我们银河系大约100年能看到一次超新星爆炸，到那时，我们将可以每年看到一次。”mage083 超新星爆炸是质量在我们的太阳10倍以上的恒星的归宿。这些大质量星体在一千五百万年内烧完它们的热核燃料后在一秒钟内迅速坍缩，接着反弹成为超新星爆炸。斯达克和他的同事，克利斯。马丁（Cris Martin）利用位于北极的一个天文望远镜观测到的从气体环中的一氧化碳发出的亚毫米波段幅射分布图，估计了气体环密度。马丁说，“我们可以结合我们的分布图和美国航空航天局（NASA）钱德勒（Chandra）X…射线观测仪的银河系中心X…射线分布图以及其它可见光波段的分布图，这些使我们能够建立关于银河系中心环境的一副完整的图像。”一个庞大密集的星际气体圆环正在银河系中心附近汇集
气体环中分布着相当于数百万个太阳质量的物质。这项新研究揭示气体环已经接近临界密度，超过临界密度时它就会形成一到两个坍缩于星系中心的气体云，从而引发星体的诞生。这种情形大约五亿年发生一次。天文学家们曾经在其它的星系中观察到类似的星体暴生的活动，银河系中的新星暴生自其诞生以来也已经发生过约２０次。在新星暴生时，一些物质在被银河系中心黑洞吸收时，其能量会以两束电磁幅射的形式沿着黑洞转轴发出。“巨大的新星暴生可以将银河系从目前的状态变为类似于M82星系的一类活跃的星系。”斯塔克说，“幸运的是，能量束飞行的方向是离开银河系平面的，否则的话，地球上的生命就会周期性的完全灭绝。”斯塔克和马丁的研究揭示了银河系超新星时代的来临。斯塔克甚至暗示我们人类可能有机会目睹这壮观的宇宙“焰火”。最近天文发现一再揭示了宇宙巨变的来临。频繁的ＧＡＭＭＡ爆，超新星爆
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