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第14章 探秘星系(3)

这个集团中较明亮的一些星系,包括巨大椭圆星系M87,都在17世纪70年代末至80年代初被梅西尔收录在他的类似彗星天体的目录中。它们最初被形容为“不含恒星的星云”(nebulaewithoutstars),直到19世纪20年代人们才认清它们的真正本质。

这个星系集团的中心部分在室女座中延伸的弧度长达8毅,其中有许多星系都能用小望远镜看见。

这个集团中的螺旋和椭圆星系的分布相当均匀,在2004年,这个集团中的螺旋星系被认为是分布在一个长度扩展为宽度4倍的长方形细丝上(从银河系看过去)。椭圆星系则比螺旋星系较为集中在中心。

这个星系团被认为至少分成三个次集团,分别以M87、M86和M49为各自的中心。三个次集团之中,以包含M87的次集团占有星系团最大比重的质量,拥有大约1014个太阳质量。有许多星系的速度相对于星系团中心的速度高达1600千米/秒,由这么高的奇特速度显示出这群星系拥有更大的质量。

室女座星系团位于本超星系团之中,它的重力影响减缓了邻近星系的速度。

这个集团巨大的质量大约减缓了本地群10%的退行速度。

“恒星圈”与“恒隐圈”

地球上不同纬度的地区,所能看到的星座是不一样的。对于某一地点,有些星座是永远也看不到的;反过来呢,有些星座在那儿一年四季都看得见。对于一个地方来说,到底哪些星座能看到,哪些星座看不到呢?

这里有一个小窍门,假设一个地点的纬度是渍,那么赤纬小于—(90毅—渍)的天体在这里就永远看不到。反之,凡是赤纬大于(90毅—渍)的天体,在这里就总能看到。因此,在天文学上,赤纬(90毅—渍)称为这一地区的“恒显圈”,而赤纬—(90毅—渍)叫做该地区的“恒隐圈”。

比如在北京,赤纬50毅就是北京地区的“恒显圈”,位于赤纬50毅以上的星星老是在天上,永远也不会落到地平线下面去。而赤纬—50毅叫做北京地区的“恒隐圈”,位于赤纬—50毅以南的星星在北京就永远也看不到。

而在赤道上(纬度为0毅),即使赤纬是+90毅和—90毅的天体也能看到。也就是说,赤道上没有“恒隐圈”,在赤道上各个位置的天体都看得见。反之,在地球的南北两极,则始终只能看到半个天空,另一半天空永远看不到,这两处拥有地球上最大的“恒隐圈”。

“星等”是什么意思

“星等”是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法,记为等(m)。天文学上规定,星的明暗一律用星等来表示,星等数越小,说明星越亮,星等数每相差1,星的亮度大约相差2.5倍。我们肉眼能够看到的最暗的星是6等星。天空中亮度在6等以上(即星等数小于6),也就是我们可以看到的星有6000多颗。当然,每个晚上我们只能看到其中的一半,3000多颗。满月时月亮的亮度相当于—12.6等(在天文学上写作—12.6m);太阳是我们看到的最亮的天体,它的亮度可达—26.7等;而当今世界上最大的天文望远镜能看到暗至24等的天体。

我们在这里说的“星等”,事实上反映的是从地球上看到的天体的明暗程度,在天文学上称为“视星等”。太阳看上去比所有的星星都亮,它的视星等比所有的星星都小得多,这只是沾了它离地球近的光。更有甚者,像月亮,自己根本不发光,只不过反射些太阳光,就俨然成了人们眼中第二亮的天体。天文学上还有个“绝对星等”的概念,这个数值才真正反映了星星们的实际发光本领。

“变星”的概念

凡是能够观测到亮度变化的恒星,都称为变星。变星主要分为造父变星和食变星两类。

食变星实际上是双星系统造成的,两颗星彼此绕着对方旋转,其轨道面恰好和它们与地球的连线平行。这样,当比较暗的一颗星转到比较亮的那颗星和我们地球之间的时候,就把亮星的光遮住了一部分,于是总的亮度就减退了。当这颗暗星转到亮星的一旁或后面,不再遮光的时候,系统又恢复了最大观测亮度。这类变星的代表是英仙座的大陵五。

另一类变星的变光现象,确实是由它自己造成的,如仙王座的造父一。天文学家发现,造父一的直径是我们太阳的30倍,约4000万千米。它就像人体的心脏一样,总在不停地搏动——膨胀与收缩,直径前后相差达500万千米。

膨胀时它的亮度就减弱,收缩时亮度就增加,搏动的周期也就是它亮度变化的周期。像造父一这样由于体积的变化导致的变光称为“脉动变星”。有些脉动变星的变光周期与它的亮度有严格的对应关系,利用这一点,天文学家就可以确定它与地球之间的距离,因此这类变星又有“量天尺”之称。

“星云”与“河外星系”

宇宙空间的很多区域并不是绝对的真空,在恒星际空间内充满着恒星际物质。恒星际物质的分布是很不均匀的,其中宇宙尘埃物质密度较大的区域(此密度仍然远远小于地球上的实验室真空),所观测到的是雾状斑点,称为星云。

星座介绍部分涉及的星云类型,主要是“亮星云”和“暗星云”两种。星云本身并不能发光,所以“亮星云”其实是借助别人的力量才“发”光的。假如一片星云附近有一颗恒星,那这个星云就能反射恒星发出的光而显出光亮来,这就像月亮反射太阳光一样,这样的亮星云我们称之为反射星云;还有一类星云,在它们中间有一颗恒星,星云吸收恒星的紫外辐射,再把它转变为可见光发射出来,这样我们也能看见这个星云,这样的亮星云叫做发射星云。如果在一个星云附近和中央都没有恒星,那这个星云我们就不能看到,这样的星云我们就叫它暗星云。

河外星系(例如室女座和后发座的河外星系),指的是银河系之外的其他星系,通常干脆简称为“星系”,它们都是与银河系属于同一量级的庞大恒星系统。河外星系一般用肉眼看不见,就是通过一般望远镜去观察,也还是一片雾气,简直跟星云一样。所以以前人们一直把它们也当做星云,称为河外星云。

后来经过深入的研究,天文学家才发现二者完全是两码事:河外星云实际上是和我们银河系类似的星系,而上面所说的真正的“星云”,都是我们银河系的内部成员,是由气体和尘埃组成的。因此,现代天文学再也不用“河外星云”

这个词了,而一律改称“河外星系”。

在室女星座里有一个星系,名叫M87,它是一个椭圆星系,而且是现在已经知道的所有椭圆星系中质量最大的一个。

在这个星系的照片上,可以看到一根亮亮的长条核心延伸出去,长条的长度有5000光年。在这根长条上有三团比较亮的和三团比较暗的物质,都是从M87的核心抛射出来的。这几团物质的质量差不多都有小的星系那么大。后来又发现,在与这根长条正好相反的方向上,还有一根比较短的亮条。亮条上也有两个比较小的团块顺着这根短亮条的方向再往前,还有六七个小星系排成一串。所有这些,很可能也都是从M87的核心抛射出来的,都是那只“老母鸡”下的“蛋”。

怎么解释这些现象呢?原来,M87的核心发生了一次爆发。爆发是沿着两个相反的方向进行的,大量的物质源源不断地被抛射出来,速度很大,形成那两根亮条,在照片上看来就像火焰从喷灯嘴里喷出来一样。这种壮丽的景象就叫做“宇宙喷灯”。

一个大星系的核心爆发,抛出来的物质多到可以形成几个小星系,你就可以想象出这场爆发是多么厉害了。一个星系核心爆发放出来的能量,比起太阳从诞生到现在这50亿年中总共放出的能量,还要强100亿倍!星系核心的爆发比超新星爆发厉害多了,是宇宙中最雄壮最猛烈的物质运动现象。星系M82的核心,大约在150万年前有过一次爆发,抛出了560万个太阳那么多的物质,放出来的能量比一亿亿亿亿颗氢弹爆炸还厉害。它现在的气体喷射,就是那场大爆发过后的残余活动,好像是炸药爆炸后弥漫的硝烟一样。

还有一个名叫NGC5128的星系,它看上去被一条很宽的黑带子拦腰横穿过去分成了两个半圆块。这真是个奇怪的现象,有的天文学家猜想,可能是那个星系裂开成了两半。要真是这样,那就说明它的核心活动已经不只是向外面抛射物质,而是演变到这样剧烈的地步,把整个星系都炸分了家。我们太阳系所在的银河星系,直径是10万光年,中心部分的厚度为1.5万光年左右。在银河系的中心区域,恒星的数目多极了,比我们太阳的附近要密100万倍。天空中除了太阳外,最亮的恒星是天狼星。在银河中心区,像天狼星那样明亮的星,有100万颗。

在恒星分布得这么密的地方,它们之间互相碰撞是常常会发生的。所以,银河系中心是个很危险的区域,那里是不可能有人或者其他生命的。即使曾经有过,也很快就被恒星的碰撞给毁灭掉了。

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