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第16章 天文发现(9)

科学家们借助于这个概念寻找褐矮星(一类质量相当小、几乎不发光的恒星),他们仔细观测遥远恒星的光谱。如果恒星拥有褐矮星的伙伴,在地球上的科学家看来,恒星会微微地“晃动”。表现在光谱上,由于多普勒效应,恒星的光谱会发生周期性的红移和蓝移。这样,他们发现了恒星飞马座51可能拥有褐矮星,然而经过仔细地计算,他们发现了一件不可思议的事情:那颗褐矮星的质量实在太小了——大约只有木星的一半。

于是,我们得到的最终结论是,飞马座51拥有的不是一颗恒星伙伴,而是一颗行星。这个不同寻常的发现调动了人们的热情,仅仅过去了6年时间,已经有超过70颗行星就这样被我们找了出来。

这种间接的手段尽管有效,但是结果并不令人满意。我们只能知道那里有一颗行星,它的轨道参数大致是多少?是什么性质的恒星?这些都无从知晓。

接着,科学家发现在飞马座的一颗叫做HD209458的恒星拥有一颗行星。这颗行星的质量大约是木星的70%,以每3.5天绕恒星运转一周的疯狂速度运行着(不消说,它距离恒星非常近,以至于表面温度达到了1000摄氏度以上)。这颗行星有一个性质,那就是从地球观察者的角度看来,每3.5天它都会飞临HD209458的表面,这被称作“凌日”现象。我们知道,当一个连续光谱(比如太阳光就是连续光谱,即在一定范围内包含了频率连续的电磁波)穿过较冷的气体的时候,气体中的元素会吸收掉一部分特定频率的光。每一种元素可以吸收的光都不同。使用光谱仪拍摄这种光谱的照片,可以看到,原本连续的光谱上出现了黑色的条纹——即所谓的吸收线。

行星经过HD209458的时候,它的大气层也会吸收一部分光线,形成吸收光谱。科学家借助哈勃太空望远镜的成像光谱仪拍摄了这颗行星凌日时的光谱照片。2001年11月25日,美国宇航局的科学家公布了他们的研究结果:这一光谱照片揭示了环绕HD209458运行的行星大气层的化学成分。这颗行星的大气中含有大量的钠元素,但是要比科学家预计的要少(早些时候科学家已经确定这颗行星类似于木星,表面相当地热),这可能是由于行星大气高层的云挡住了部分光线导致的误差。

这样的结果或许有点让人失望,因为这颗行星并不适宜生命的存在,它的表面温度高达1000多摄氏度。但是这种探测遥远行星大气层的方法非常有用。科学家认为,找到类似于地球这样的行星并不是非常困难的。借助于这项技术,科学家就有可能分析出有哪些“地球”大气的化学成分,从而推断那里是否存在生命。

迄今为止,地球是唯一拥有生命的星球。然而,由于有了这项技术,我们也许很快就能知道,地球以外的生命,你究竟在哪里?

也许有一天,我们会在茫茫的宇宙中,找到适合人类居住的其他星球。那将是我们全人类的盛事。

宇宙的神秘能量

天文学家发现了一种控制宇宙的神秘能量——暗能量的最新证据,这种暗能量可能占宇宙总能量的2/3,它正在把宇宙中的星系及星系中的一切以史无前例的速度相互分离。

科学家们一直在寻找宇宙加速膨胀的原因。有人认为,是神奇的暗能量在远距离上把物体推开,从而克服了引力的局部作用。

英国曼彻斯特大学伊恩·布劳内领导的一个国际天文小组为神秘的暗能量的存在找到了新的证据。这些科学家注意到,来自遥远而明亮的类星体的光被弯曲后,形成了若干个类星体的图像,图像的数目和途中存在的星系所形成的引力透镜数目不相符合,由此科学家断定,途中必定存在着我们看不见的其他物质,从而证明了宇宙中确实存在暗能量。

引力透镜现象是由于来自遥远星系的光在到达天文望远镜之前,会被途中的其他物体的引力所弯曲,和通常的透镜折射光相似。

该天文小组的一位科学家使用包括宇宙年龄在内的参数和引力透镜源的可能数目,计算被引力透镜折射的类星体的数目。他发现这一数目大约是没有暗能量存在的情况下类星体图像数目的两倍。因此他推算出,宇宙的2/3必定是由暗能量组成的。

剩下的1/3由暗物质(它的形态至今还不知道)和组成星球与行星的常规物质构成。所有这两种物质的引力是正常的引力,即通常的万有引力。

而暗能量与它们相反,具有长距离的反引力性质。与神秘的暗物质一样,目前科学家们并不知道暗能量究竟是什么,但这些研究增加了暗能量存在的可信度。现在科学界普遍相信,它是宇宙加速膨胀的原因。

这一新的引力透镜试验建立在和过去完全不同的物理论据上,所以它提供的支持暗能量存在的证明是独立于其他证明的。

由于通过引力透镜形成的类星体图像通常挨得太近,这个天文小组使用了世界上最强大的射电天文望远镜阵列,得到了上千个类星体的无线电照片。

暗能量这个说法直到20世纪末才出现在天文学领域里。当时,天文学家对遥远的星系中正在爆炸的星球即超新星进行观察,发现超新星比他们认为得暗淡。这意味着它们的距离比科学家原来认为的更远了。

造成这种情况的唯一解释应该是,宇宙的膨胀在过去的某个时间可能加速了。

在这之前,大多数天文学家认为,由于单个星系相互作用造成了引力拖拽,宇宙膨胀是逐渐减慢的。但是对这个超新星的观察结果表明,有某种神秘的力量在对抗引力的拖拽,使星系以前所未有的加速度相互远离。

起初,其他科学家对这个结果表示怀疑。也许超新星变暗是因为它们的光被星际尘埃云挡住了,也许超新星本身的光就比科学家所认为的暗。但是经过仔细检查,所有这些解释都被搁到了一边,暗能量的假说出现了。

其实,有关反引力的想法并不新鲜。爱因斯坦就已经把这种反引力效应以所谓的宇宙常数的名义包括在他的广义相对论中了。当时,爱因斯坦为了不使星球由于相互间的吸引力而挤到一起,设想宇宙中应该还存在一种排斥力,它与引力相对抗,从而使宇宙保持稳定。他把这个排斥力称为宇宙常数。

20世纪20年代,哈勃发现宇宙并非静止不动,而是在不断膨胀。爱因斯坦便放弃了他发明的这个宇宙常数,并称这是他“一生中最大的错误”。因为爱因斯坦本人和后来的许多天文学家都把这个宇宙常数只看作是数学上的假设,而不认为它和实际的宇宙有多少关系。直到20世纪90年代也没有人想到过这个效应会变成现实。

可现在暗能量的发现证明这个排斥力确实存在。看来,如果爱因斯坦还活着,也许他就会承认,放弃宇宙常数是他一生中第二个最大的错误。

关于暗能量的探讨仍在继续,看来,解释这种神秘的能量仍有待科学的进步和技术的发展。

什么是流星雨

我国古代关于流星雨的记录,大约有180次之多。流星雨是一种天文现象。它是指太阳系中彗星或小行星,或行星间固体物质及尘粒,以每秒30~60千米或更大的速度闯入地球的大气层中时,由于和大气飞快摩擦,巨大的动能转化为巨大的热能,发生燃烧。体积小的,在进入大气层后,很快燃烧完毕,在夜空中便呈现一道白光,一闪即逝。这就是“流星”。如在天空中某一区域,流星像雨点那样频繁出现,则称为“流星雨”。体积较大的,在大气层中来不及全部烧为灰烬,落到地面即为“陨星”。

流星雨在太阳系中,除了八大行星、矮行星和它们的卫星之外,还有彗星、小行星以及一些更小的天体。小天体的体积虽小,但它们也在围绕太阳公转。如果它们有机会经过地球附近,就有可能以每秒几十公里的速度闯入地球大气层,其上面的物质由于与地球大气发生剧烈摩擦,巨大的动能转化为热能,引起物质电离发出耀眼的光芒。这就是我们经常看到的流星。流星雨是一种成群的流星,看起来像是从夜空中的一点迸发出来,并坠落下来的特殊天象。这一点或一小块天区叫做流星雨的辐射点。为区别来自不同方向的流星雨,通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名。

有的流星是单个出现的,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言,这种流星称为偶发流星。流星雨与偶发流星有着本质的不同,偶发流星每天都会产生,发生的天区和时间都具有随机性,流星雨具有时间上的周期性,有些可以科学地预测,因此流星雨也被称作周期流星;另外,所有流星的反向延长线都相交于辐射点是流星雨的重要特征。

流星雨是由于彗星的破碎而形成的。我国天文学记录中有七大著名流星雨。

一、狮子座流星雨

狮子座流星雨在每年的11月14至21日左右出现。流星雨产生时,流星看来会像由天空上某个特定的点发射出来,这个点称为“辐射点”,由于狮子座流星雨的辐射点位于狮子座,因而得名。

二、双子座流星雨

双子座流星雨在每年的12月13至14日左右出现,最高时流量可以达到每小时120余颗,且流量极大、持续时间比较长。双子座流星雨辐射点位于双子座,是著名的流星雨。三、英仙座流星雨

有着“圣劳伦兹之泪”的英仙座流星雨每年固定在7月17日到8月24日这段时间出现,它不但数量多,而且几乎从来没有在夏季星空中缺席过,是最适合非专业流星观测者的流星雨,名列全年三大周期性流星雨之一。

四、猎户座流星雨

猎户座流星雨有两种,辐射点在参宿四附近的流星雨一般在每年的11月20日左右出现;另一种流星雨则发生在每年10月15日到10月30日,极大日在10月21日,我们常说的猎户座流星雨是后者,它是由著名的哈雷彗星造成的。

五、金牛座流星雨

金牛座流星雨在每年的10月25日至11月25日左右出现,一般11月8日是其极大日,彗星轨道上的碎片形成了该流星雨,虽然流量不大,但周期稳定。

六、天龙座流星

天龙座流星雨在每年的10月6日至10日左右出现,极大日是10月8日,该流星雨是全年三大周期性流星雨之一,最高时流量可以达到每小时120余颗。

七、天琴座流星雨

天琴座流星雨一般出现于每年的4月19日至23日,通常22日是极大日。该流星雨是我国最早记录的流星雨,它作为全年三大周期性流星雨之一在天文学中也占有的极其重要的地位。

流星雨寄托了世人的美好愿望,它的美丽激发着人们的无限想象,对于它的研究也将会继续。

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