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第28章 发现地外的宇宙空间(2)

“Abell3266”星系群是Horologium—Reticulum超星系群的一部分,该星系群是南部太空中最大的星系群。目前,该星系群体积仍在进行不断的膨胀,其膨胀的特征就是火球。该星系群将成长为一个靠近宇宙边缘的最大的质量集结中心。

宇宙中最庞大的“怪物”

美国一个天文学家小组利用位于美国莫纳亚克峰的“昴星”望远镜和“凯克”望远镜发现了一个巨大的由许多星系聚集而成的三维星系丝状结构,横跨范围达到了2亿光年。

这个巨大的星系丝状结构,大约形成于宇宙大爆炸的20亿年后,是迄今为止宇宙中发现的最大的结构。它由30多个巨大的气体云团所组成,每一个云团都有我们银河系的10倍大小。

天文学家认为,这些气体云团是目前宇宙中存在的最庞大星系的“祖先”。

这项发现被认为十分的重要,因为它给研究人员们带来了关于宇宙中庞大结构的新的透视。先前,天文学家认为宇宙在大爆炸的20亿年后会变得相对的平坦。

日本京都大学的天文学家RyosukeYamauchi说:“在宇宙中,像这样庞大和密集的物体还是很少见的。我们所发现的这个结构以及其他与此相类似的结构,或许是我们如今所见到那些里面包含了多样星系群的最大结构的起源。”

起初,这个研究小组使用“昴星”望远镜对距离地球120亿光年的天空区域进行细致的研究是因为那里已知有一个巨大的星系群。

他们使用配备了对遥远星系发出的红移光特别敏感的过滤器的“昴星”照相机对该星系群进行了观察,结果发现这个星系群只不过是一个更大宇宙结构的一小部分。

新发现的这个巨大结构还有一个奇特的地方,虽然它的密度很高,可是体积却没有因此而减小。在宇宙中,一般如此高密度的结构的体积要更小一些,大约只有5000万光年的横跨距离。

天文学家通过“昴星”暗天体照相机和光谱摄制仪对这个巨大丝状结构内部星系的三维分配情况进行了研究,结果,又发现了一个令人惊讶的现象,这个巨大的星系丝状结构是由至少三个重叠的丝状结构所组成的。

天文学家了解到这个区域至少包含了两个气体云团,其中一个扩展范围达到40万光年,是我们银河系直径的4倍多。研究人员发现,一些气体云团位于这个巨大星系丝状结构的重叠区域附近。

宇宙人方程式

1971年夏天,在苏联南部亚美尼亚共和国比尤拉坎市的一个天文台里,人类举行了第一次探讨宇宙文明的科学家会议。参加会议的主要是美、苏两国的科学家以及英国的遗传学家克利希。

参加会议的科学家一致认为,宇宙间任何天体,只要具备远古时期地球上的化学条件,生命的出现不仅是很简单的,而且是不可避免的。他们或迟或早会进化成高级生物,并且建立起自己的文明。

在我们的银河系里,这样的文明天体到底有多少呢?美国天体物理学家弗兰克·德瑞克提出了一个计算宇宙文明的方程式。这个方程式是:

N=n·p1·p2·p3·p4·t1/T

其中,N表示目前银河系中高级文明数;n表示银河系恒星的总数;p1表示恒星具有行星的概率;p2表示行星中发生生命的概率;p3表示行星发生生命、进化到智慧生物的概率;p4表示这种智慧生物具有技术文明的概率;t1表示技术文明的平均寿命;T表示银河系的年龄。

为保险起见,科学家又对每项规定了两个值,一个是正常值,一个是绝对最小值。如果每一项都取根据我们现在的知识水平所能接受的正常值,那么:

N=50000000

如果每一项都取绝对最小值,那么:

N=40

根据这个公式,在我们银河系中任何时刻都存在着5000万个、最低也有40个发展水平不同的文明社会,它们或者等待着来自其他星球的信号,或者正在以它们可能使用的方式,试图和我们接触。这就是著名的“宇宙人方程式”。

这样看来,在茫茫宇宙中,肯定还存在着其他形式的“地球”和“人类”。只不过因为空间和时间的障碍太大,以致各种文明无法汇合,而只是孤独地漂浮在宇宙中,自生自灭罢了。

宇宙会怎样终结

世间万物都有始有终,宇宙也必然如此。我们的宇宙会怎样终结呢?它会一直膨胀下去吗?还是有一天会收缩起来?如果它一直膨胀下去,会出现什么情况呢?

一种说法认为,尽管大爆炸的动能足以使星系永远向外扩张,但各星系内的星球最后却免不了要形成黑洞、白矮星或中子星,由此终结寿命。最后,在未来1000亿年后,宇宙中可能只有由光子、中微子、电子、正电子组成的稀薄等离子体了。

近来,有些科学家发现,中微子可能有静止质量。由于宇宙间中微子数量很大,只要中微子具有区区的30~50电子伏的质量,就将使宇宙物质的密度大于临界密度,那时引力场将足够强,使宇宙的膨胀在持续相当长时间后停下来,并转为收缩,而且收缩过程会逐渐加速,直到回复到无限密集的状态。然后,收缩成一点的物质或许会再度大爆炸,产生另一个新宇宙。

1000亿年太遥远了,我们无法作出更多的预测!不过1000亿年以后的子孙,也许能逆转乾坤,再造宇宙的。

银河系构成之谜

银河系大约包含2000亿颗星体,其中约有1000多亿颗恒星,太阳就是其中之一。银河系的总质量大约是太阳的1400亿倍。

银河系有三个主要组成部分:银盘、银核和银晕。

银盘是银河系的主体,直径约为10万光年,厚约1万~2万光年,中间凸起而厚,边缘薄,就像一只悬浮在宇宙之中的铁饼。银盘中恒星密集,还有各种星际介质和星云。我们看到的银河,就是银盘中遥远的恒星密集在一起形成的。

银河系中心凸出的部分叫“银核”或“银心”,是一个很亮的椭圆形球体,直径约为2万光年,厚约1万光年,里面的物质非常密集,充满了浓厚的星际介质和星云。

银盘之外,是一个恒星稀薄的区域,分布着一些由老年恒星组成的球状星团,叫做“银晕”。银晕松松地包裹着银盘,宽度约10万光年。

1983年,美国的詹姆士教授等使用最新测量技术对银河系年龄进行了反复测算,确定银河系的年龄接近120亿年。

银河系所有的恒星环绕着银核旋转,这叫做银河系的自转;银河系本身又以200千米/秒的速度朝着“麒麟座”运动,这是不是一种公转呢?到目前为止,我们还不知道。

人们一直认为,银河系是一个典型的旋涡状恒星系,与“仙女座”星系类似。然而近代观测却发现,银核附近的星际云是以一个“棒”为中心的,这意味着我们的银河系很可能是某种“棒旋星系”。

太阳系是人类未来的居住地吗

地球上的人口在不断增加,资源在不断消耗,能源在不断减少,污染在不断蔓延,地球已经越来越不堪重负。人类的衣、食、住、行将越来越困难。我们不禁要问,人类将走向何方,是不是要向广阔的太空发展。

英国物理学家伯那尔1929年预测说:“将来,大多数人可能会居住在空中的天体上。”

2005年,空间科学家已为此勾画出三种独具匠心的方案。在这些方案中,未来的世界比地球大100万倍,建筑的材料就来自木星。

第一种方案:迪森球。

这是美国普林斯顿大学物理学家迪森提出的方案。他指出未来的人类世界是半径1.5亿千米的中空球体,将太阳囊括在其中,在中空球的内球面上,用绿色植物或光电池把太阳能截留住。这样一来,太阳辐射能可以说是点滴不漏了。

迪森球的外表面积是地球的10亿倍。人类就居住在球内,这里有地球、类地球、小行星或人造行星,也有成千上万个形形色色的生命点。这一切都得靠木星解囊相助。

第二种方案:环形世界。

这是一个像水平转动着的无辐条车轮一样的环形世界,太阳位于轮壳中央,球半径也是1.5亿千米,环的厚度不到1千米,转速达每秒1200千米。为了防止大气逃逸,可能须在环边建筑一道高达1600千米的山脉或墙壁。

为了模拟生命已习惯了的白天与黑夜的变化,在靠近太阳的周围将另建一道环,环上交替地出现透光带和不透光带,以达到白天、黑夜的效果。

第三种方案:阿尔德森盘。

这是美国宇航局喷气推进器试验室的D·阿尔德森构思的方案。盘形世界的外观就像是个留声机唱片,太阳位于其中心,重力垂直于盘的表面(除开盘边之外)。盘的南缘处也须修筑一道1600千米高的墙,以防太阳把新世界的大气吸走。

也许会有人说,提出这样的人类未来图画,与其说是美好,倒不如说是恐怖。其实,这仅仅是假想而已。

太阳系中最古老的物质

科学家曾在我国境内发现的陨石中找到了曾被认为是太阳系最古老的物质——不透明矿物集合体。科学家们对这些物质进行了微区原位氧同位素组成分析,首次完整和清晰地揭示了不透明矿物集合体复杂矿物组合的形成奥秘。

研究发现,不透明矿物集合体并不蕴含任何原始太阳星云的痕迹,却清晰地显示出了小行星母体上水蚀变作用的结果。结合周密的矿物岩石学观测,科学家们发现不透明矿物集合体并非如以前所认为的是太阳系中最古老的物质,而是后生的金属颗粒在小行星母体中经后期水蚀作用的产物。

全世界目前普遍认为,原始球粒陨石中的难熔包体是太阳系中最早形成的物体。难熔包体时常还包含了一种特殊的不透明矿物集合体。组成不透明矿物集合体的矿物很复杂,既有高温难熔矿物,又有低温蚀变矿物;既有高度氧化矿物,又有极度还原矿物。

它们还含有自然界十分罕见的贵金属颗粒,如纯金属铂、纯金属铼、纯金属锇等。不透明矿物集合体自发现以来,一直被认为是太阳系中最古老的物质,它是从原始太阳星云中直接凝聚而成的,在难熔包体的形成过程中被包裹其中。它还有可能蕴含前太阳系恒星物质,是研究太阳系起源和演化的珍稀样品。

第二个“准太阳系”

2006年8月,俄罗斯纽带网报道,澳大利亚国立大学的天文学家们日前发现了一个与太阳系非常相像的“恒星—行星”系统。他们认为,在这一系统中很可能存在着一颗与地球同类型的行星。到目前为止,这已是科学家们找到的第二个“准太阳系”。

根据Jorge Melendez、Katie Dodds—Eden和Jose Robles博士的计算,这颗编号为“HD98618”的恒星在质量、形成时间、体积、温度和化学成分上几乎都与太阳完全相同。

Jose Robles博士指出:“在“HD98618”的周围完全有可能存在着地球这样的行星。现代化的行星探测技术使得我们有可能在不久的将来查清这一问题。”

“HD98618”号恒星位于大熊座,距离地球126光年。在北半球,人们只需借助普通的望远镜就可以轻易地找到它。

科学家们现在已经确定,“HD98618”形成于大约40亿年前,也就是说,它只比太阳“年轻”10%。天文学家们认为,在如此漫长的时间里,在其周围的行星上完全有可能孕育出生命形态。目前,除了“HD98618”外,只发现了一颗与太阳在各方面都比较接近的恒星——“18Scorpii”。

不过,还需要数年的时间才能最后确认在“HD98618”的周围是否也存在着类似木星这样的巨型行星。

澳大利亚科学家取得的这项最新发现还将被用于其他一系列研究活动之中。太阳的孪生兄弟——“HD98618”,是用于校对其他天文仪器的理想参照物。通过它,科学家们可以获得构建反映太阳系演化过程模型的必要数据,并预测地球气候的演化趋势。除此之外,天文学家们还将有可能查明,类似太阳系这样的“恒星—行星”形态,在宇宙中到底是普遍存在,还是仅此一个。

Katie Dodds—Eden博士表示:“为了寻找太阳的‘孪生兄弟’,我们已经研究了大量的恒星,但每一次都无法获得理想的结果。而新近发现的‘HD98618’却让我们备感振奋——它和早前发现的‘18Scorpii’在各方面都与太阳非常相似。”

在研究过程中,澳大利亚的科学家们动用了设立在莫纳克亚山(夏威夷岛的死火山,太平洋上最高的山峰)上的Keck望远镜——其直径达10米,是地球上最大的天文望远镜。

太阳的光和热之源

据科学家推算,太阳表面温度高达6000℃,每秒向四周空间发射出的总辐射量约为380亿亿亿焦耳,这相当于在它的每平方米的表层面积上,建立了一个63000千瓦的发电站。

有人估计,即使太阳全部由最好的优质煤组成,又有足够的氧气让其充分燃烧,以它所发的光和热,至多也只够烧7500年。可是它,已经辉煌地存在了近50亿年,而且还将继续辉煌下去。

自古以来,人们就一直在考虑,太阳发出的能量从何而来?会不会有熄灭的一天?为此,人们提出了种种假说。

有人说,陨星向太阳溅落可以产生热量;有人说,太阳自身冷却,在收缩中可以补充热量;还有人说,太阳体内化学反应和放射性元素蜕变,也可以释放出热量,等等。

直到1911年,发现了原子核,人们就开始揣测:太阳取之不尽、用之不竭的能量,可能与原子核反应有关。

事实也正是如此,在太阳内部,每时每刻都在进行着激烈的原子核聚合反应。形象地说,太阳就是一座以核能为动力,以氢做原料的能源大工厂,源源不断地制造着光和热。

在太阳的深层中心区域,每1秒钟内,有6亿吨氢聚变成59574万吨氦,另外的426万吨氢从此消失,但同时转化为380亿亿亿焦耳的巨大能量。

太阳中心的温度高达1500万度,压力也极其巨大,这就使得它上面的轻核元素——氢不断地发生聚合反应。每四个氢原子核结合成一个氦原子,就能放出20兆电子伏特以上的能量,这就是人们通常所说的“热核聚变反应”。

组成太阳的主要成分是氢,给“热核聚变”提供了取之不尽、用之不竭的源泉。以目前的消耗速度测算,它还足足可以让太阳稳定地发热发光几十亿年到上百亿年。

因此,我们可以满怀信心地说:太阳将永远辉煌,永远造福于人类。

太阳黑子之谜

清晨或者傍晚,从太阳中常可以看到一些暗黑色的、不规则的斑点,科学界把它称为“太阳黑子”。

古人以为天体是完美无缺的,所以17世纪有个教士发现太阳上有黑点时,感到惶惶不安,而主教则肯定地说,这是眼睛的缺陷造成的。

其实,早在公元前2000多年,我国就发现了太阳黑子的存在。《汉书·五行志》记载,汉成帝河平元年(公元前28年)的一天,“日出黄,有黑气大如钱,居日中央”,这是举世公认的太阳黑子活动的最早记载。

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