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我們生活的星球是什么樣的，太陽為什么那么耀眼，為什么我們不能上太陽上居住，還有銀河系到底有多大，我們?nèi)祟悓⒑稳ズ螐?？太多太多的疑問需要我們?nèi)チ私猓ヌ剿?。本書從這千萬個疑問中，精心挑選出300個當今學生最關(guān)心的、最需要掌握的天文問題，合理分章，編輯成冊，希望能給廣大青少年朋友以幫助，幫助他們了解這廣袤無垠的宇宙。
《全世界學生愛問的300個天文問題》共分5部分，分別是浩渺無垠的宇宙、銀河系和河外星系、太陽大家庭、探天儀器和探天活動、有趣的天文知識，并分門別類地加以介紹。本書的內(nèi)容力求淺顯易懂，注重普遍性，既注意介紹基礎知識，又注重反映最新的科技發(fā)展成果和應用。全書文字表述生動活潑，串文插圖力求造型準確、細膩逼真，以滿足學生們的閱讀心理。
我們形容一個人知識淵博，常常說他“上知天文，下知地理”，這里所說的“上知天文”即指對天文知識的掌握。
我們生活在自然界中，晝夜交替，四季循環(huán)，首先接觸到的就是天文現(xiàn)象。明亮的太陽，皎潔的月亮，閃爍的繁星，壯觀的天象，……這些都向我們提出這樣那樣的疑問：我們生活的星球是什么樣的，太陽為什么那么耀眼，為什么我們不能上太陽上居住，月亮上有沒有水，土星為什么有道美麗異常的光環(huán)，而別的星球沒有，還有銀河系到底有多大，宇宙里究竟有多少個這么大的銀河系，宇宙飛船能不能飛出銀河系，我們的宇宙的將來會變成什么樣，我們?nèi)祟悓⒑稳ズ螐模刻嗵嗟囊蓡栃枰覀內(nèi)チ私?，去探索?/span>
不可否認，我們?nèi)祟愲m然很早以前就對我們所處的世界發(fā)出這樣那樣的疑問，也曾努力進行了不懈的探索，取得了一定的成績，望遠鏡的問世使我們的視野更開闊，月球的成功登陸圓了我們?nèi)祟悺版隙鸨荚隆钡那陦粝?，宇宙飛船的巡天之旅更是讓我們對我們的家園有了更深刻更全面的認識，但天外有天，我們對這浩渺的宇宙知道得還是太少太少。
本書從這千萬個疑問中，精心挑選出300個當今學生最關(guān)心的、最需要掌握的天文問題，采取一問一答的形式，合理分章，編輯成冊，希望能給廣大青少年朋友以幫助，幫助他們了解這廣袤無垠的宇宙。本書的內(nèi)容力求淺顯易懂，注重普遍性，既注意介紹基礎知識，又注重反映最新的科技發(fā)展成果和應用。全書文字表述生動活潑，串文插圖力求造型準確、細膩逼真，以滿足學生們的閱讀心理。
本書共分5部分，分別是浩渺無垠的宇宙、銀河系和河外星系、太陽大家庭、探天儀器和探天活動、有趣的天文知識，并分門別類地加以介紹。由于時間倉促和資料有限，再加上視野所限，書中定會有些許不足之處，在此敬請讀者給以理解；對于書中不對不妥之處，也請讀者給以批評和指正。
大爆炸宇宙論是現(xiàn)代宇宙學中最著名、影響也最大的一種學說。
大爆炸宇宙論把宇宙200億年的演化過程分為3個階段。第一個階段是宇宙的極早期。那時爆發(fā)剛剛開始不久，宇宙處于一種極高溫、高密的狀態(tài)，溫度高達100億℃以上。在這種條件下，不要說沒有生命存在，就連地球、月亮、太陽以及所有天體也都不存在，甚至沒有任何化學元素存在。宇宙間只有中子、質(zhì)子、電子、光子、中微子等一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì)。宇宙處在這個階段的時間特別短，短到以秒來計。
隨著整個宇宙體系不斷膨脹，溫度很快下降。當溫度降到10億℃左右時，宇宙就進入了第二個階段，化學元素就是這個時候開始形成的。在這一階段，溫度進一步下降到100萬℃，這時，早期形成化學元素的過程就結(jié)束了。宇宙間的物質(zhì)主要是質(zhì)子、電子、光子和一些比較輕的原子核，光輻射依然很強，也依然沒有星體存在。第二階段大約經(jīng)歷了數(shù)千年。
浩渺的宇宙
當溫度降到幾千攝氏度時，進入第三個階段。200億年來的宇宙史以這個階段的時間最長，至今我們?nèi)陨钤谶@一階段中。由于溫度的降低，輻射也逐步減弱。宇宙間充滿了氣態(tài)物質(zhì)，這些氣體逐漸凝聚成星云，再進一步形成各種各樣的恒星系統(tǒng)，成為我們今天所看到的五彩繽紛的星空世界。
我們居住的地球是太陽系的一顆大行星。太陽系一共有8顆大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。除了大行星以外，還有60多顆衛(wèi)星、為數(shù)眾多的小行星、難以計數(shù)的彗星和流星體等。它們都離我們地球較近，是人們了解得較多的天體。那么，除了這些以外，茫茫宇宙空間還有一些什么呢?
夜晚，我們用肉眼可以看到許多閃閃發(fā)光的星星，它們絕大多數(shù)是恒星，恒星就是像太陽一樣本身能發(fā)光的星球。我們銀河系就有1000多億顆恒星。
在恒星世界中還有一些亮度會發(fā)生變化的星——變星。它們有的變化很有規(guī)律，有的沒有什么規(guī)律?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)了2萬多顆變星。有時候，天空中會突然出現(xiàn)一顆很亮的星，在兩三天內(nèi)，會突然變亮幾萬倍甚至幾百萬倍，我們稱它們?yōu)樾滦?。還有一種亮度增加得更厲害的恒星，會突然變亮幾千萬倍甚至幾億倍，這就是超新星。
除了恒星之外，還有一種云霧似的天體，稱為星云。這種星云由極其稀薄的氣體和塵埃組成，形狀很不規(guī)則，我們稱它們?yōu)殂y河星云，如有名的獵戶座星云。極大部分星云，實際上并不是云，它們是一些同我們銀河系一樣的星系，只因為離我們太遠了，所以看上去像云霧般的形狀，我們稱它們?yōu)楹油庑窍怠，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)1000億個以上的星系，著名的仙女座星系、大小麥哲倫星云就是肉眼可見的河外星系。更多的星系聚集在一起，則構(gòu)成了星系團。20世紀60年代以來，天文學家還找到一種在銀河系之外的像恒星一樣的天體，但它的光度和質(zhì)量又與星系一樣，我們叫它類星體，現(xiàn)在也已發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個這種天體。
在沒有恒星又沒有星云的廣闊的星際空間里，還有些什么呢?是絕對的真空嗎?當然不是。那里充滿著非常稀薄的星際氣體、星際塵埃、宇宙線和極其微弱的星際磁場。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們必定可以發(fā)現(xiàn)越來越多的新天體。
我們的宇宙實在已經(jīng)夠大，遠遠超出我們的想象。但如果我們把宇宙定義成物理上可以理解的時間和空間的總和，它卻并非無限大。天文觀測表明，星系和星系之間都在彼此遠離，而且距離越遠，分離速度越快。這一現(xiàn)象，很像我們用力吹一個表面帶花點的氣球，氣球越吹越大時，上面的花點也彼此越離越開。現(xiàn)代天文學研究揭示出，我們的宇宙就很像這樣一個正在膨脹之中的氣球。既然在膨脹，反推回去就應該在遙遠的過去(至少100億年以上)縮成一點。所以，宇宙很可能誕生于一次超級規(guī)模的“大爆炸”，而從一個“點”中產(chǎn)生。雖然我們還不能確知宇宙究竟包含多少物質(zhì)，但它無論在時間和空間上都肯定不是無限的。
但是這樣一個有限的宇宙，我們卻永遠找不到它的盡頭在哪里，怎么理解這種奇怪的現(xiàn)象呢?還是借助那個膨脹的氣球吧，假如我們變成一種沒有厚度的二維扁蟲（注意：在二維扁蟲的眼中只有前后左右，而沒有上下）。那么我們在球面上無論怎么爬，都找不到哪兒是盡頭，對于這樣一個扁蟲來說，氣球面就是有限而無邊的東西?，F(xiàn)在回到立體世界來，由于宇宙物質(zhì)的引力作用，愛因斯坦的廣義相對論已經(jīng)證明，我們的三維立體世界在宇宙尺度上也是和氣球面一樣是彎曲的，正因為時空的彎曲，如果我們有機會在宇宙中航行，也一樣會遇到永遠走不到盡頭的現(xiàn)象，這就是“宇宙無邊”最基本的涵義。
宇宙射電，顧名思義就是從宇宙中的天體上發(fā)射出的無線電波。
無線電波具有一些光波沒有的特點，這在探索宇宙奧秘中有特殊的用處。一是它的波長比可見光要長100萬倍左右，因而一些宇宙塵埃對光波說來，是個龐然大物，可以將光波擋?。欢鴮o線電波來說，卻不算太大，無線電波可以輕而易舉地繞過這些宇宙塵埃繼續(xù)傳播。無線電波的另一個特點是，任何物體不管它的溫度多低，只要在絕對零度(-273℃)以上就能發(fā)射無線電波。而物體要能發(fā)出光波，則必須達到很高的溫度，如果物體的溫度低于2000℃就“看不見”了。在廣闊的宇宙空間，有許多溫度很低的物體，我們雖然看不見它們，但它們都能發(fā)射無線電波，我們就可以通過收集、觀測這些無線電波來研究它們。此外，很多天體上由于發(fā)生一些特殊的天體現(xiàn)象，能發(fā)射大量的無線電波，有的“射電星系”能發(fā)射比我們的銀河系強1000萬倍的無線電波，使我們能在遠離100億光年的距離上發(fā)現(xiàn)它，而用目前最大的光學望遠鏡，無論如何是找不到它的。
宇宙線與從天體傳來的可見光線不同，是一種人眼看不見的射線。
在進入地球大氣層以前，這些宇宙線稱為原始宇宙線。它們是由各種元素的原子核構(gòu)成的粒子流，其中主要是氫原子核，約占87％；其次是氦原子核，約占12％；此外，還有氧、氮、鐵、鈷、鎳、碳、鋰、鋇、硼等元素的原子核，甚至還有人探測到含量極少的鈾原子核。
原始宇宙線粒子，它的能量平均比光子大得多，它的速度和光的速度相接近。它們從四面八方闖到地球上來，在地球大氣邊緣每平方厘米的面積上，每秒鐘大約穿過1個原始宇宙線粒子。
原始宇宙線粒子闖進地球大氣以后，與空氣分子中的原子核相碰撞，產(chǎn)生電子、正電子、光子、介子、超子等基本粒子，失去了很多能量，這就變成為次級宇宙線。
1964年，美國貝爾電話公司年輕的工程師——彭齊亞斯和威爾遜，在調(diào)試他們那巨大的喇叭形天線時，出乎意料地接收到一種無線電干擾噪聲。在天空中的任何方向上都能接收到這種噪聲，各個方向上信號的強度都一樣，而且歷時數(shù)月而無變化。
難道是儀器本身有毛病嗎?或者是棲息在天線上的鴿子引起的?他們把天線拆開重新組裝，依然接收到那種無法解釋的噪聲。
這種噪聲的波長在微波波段，對應于有效溫度為3.5K的黑體輻射出的電磁波。他們分析后認為，這種噪聲肯定不是來自人造衛(wèi)星，也不可能來自太陽、銀河系或某個河外星系射電源，因為在轉(zhuǎn)動天線時，噪聲強度始終不變。
后來，經(jīng)過進一步測量和計算，得出輻射溫度是2.7K，一般稱之為3K宇宙微波背景輻射。這一發(fā)現(xiàn)，使許多從事大爆炸宇宙論研究的科學家們獲得極大的鼓舞。他們認為，150億～200億年前宇宙大爆炸后，我們的宇宙從最初的高溫狀態(tài)膨脹到現(xiàn)在，已經(jīng)很冷了，根據(jù)計算，大爆炸后的殘余輻射量很小，相應的溫度大約是6K。而彭齊亞斯和威爾遜等人的觀測結(jié)果竟與理論預言的溫度如此接近，正是對大爆炸宇宙論的一個非常有力的支持!這是繼1929年哈勃發(fā)現(xiàn)星系譜線紅移之后的又一重大的天文發(fā)現(xiàn)。
很早以前，人們就在望遠鏡里發(fā)現(xiàn)一些會發(fā)光的像云霧一樣的天體，把它叫做星云。
蟹狀星云
星云可以分為2大類：①河外星云，②河內(nèi)星云。雖說都叫做星云，可是它們的本質(zhì)卻是完全不同的。
河外星云就是在銀河系外面的星云，更準確應該叫河外星系。它們看上去是小小一個斑點，實際上卻和我們的銀河系一樣，是由幾億、幾百億甚至幾千億顆恒星組成的一個巨大的恒星系統(tǒng)。它們離我們非常遙遠，現(xiàn)在已經(jīng)觀測到的河外星云的總數(shù)已有數(shù)十億個，可是肉眼能夠看到的只有大、小麥哲倫星云和仙女座星云。仙女座星云離我們約220萬光年，如果我們是在那里的某一顆恒星的行星上，用望遠鏡看銀河系，銀河系也成為一個小小的、發(fā)光的斑點了。
真正意義上的星云應該是在銀河系范圍內(nèi)的星云，它們是由極其稀薄的氣體和塵埃所組成的。
河內(nèi)的星云又可分成彌漫星云和行星狀星云。
彌漫星云的形狀很不規(guī)則，一般沒有明顯的邊界。它的體積雖然很大，可是密度卻極小。
行星狀星云是一種很有趣的天體，中間有一個溫度高達幾萬攝氏度的恒星，周圍是一個發(fā)亮的圓環(huán)。這可能是許多年前恒星在一次爆發(fā)時拋出的氣體殼層。
新星并不是新誕生的星星，它本來就是一顆恒星，只是太暗而看不到。所謂新星就是恒星的突然爆發(fā)，即恒星的外圍結(jié)構(gòu)以爆炸的方式向外拋射物質(zhì)，使恒星迅速變亮，好像天空中誕生了一顆新的星。
新星爆發(fā)時，恒星一下子膨脹了幾千倍，亮度突然增加9個星等以上。當光度達到極大時，膨脹著的氣殼以500～2000千米／秒的速度離開恒星。當氣殼向外拋射、逐漸散開并消失時，新星亮度便逐漸減弱，經(jīng)過幾個月甚至幾年后才恢復到原來的亮度。天文學家通過比較發(fā)現(xiàn)，新星在爆發(fā)前和爆發(fā)后的亮度基本上一致。新星爆發(fā)后，一般只損失整個恒星質(zhì)量的0.01％~0.1％。由此可見，新星既不是新誕生的恒星，也不是恒星的末日。
爆發(fā)不只一次的新星稱為再發(fā)新星，已發(fā)現(xiàn)的這種新星數(shù)量并不多，目前已知的再發(fā)新星僅約10顆。近年有理論認為，新星屬于密近雙星，即非常接近并互相繞轉(zhuǎn)的一對星。在它們的演化過程中，其中一顆星變成體積龐大、密度較低和顏色發(fā)紅的紅巨星，另一顆星演變成體積小、密度大、溫度較低的熱矮星。在引力作用下，溫度較高的紅巨星氣體流向熱矮星，被熱矮星吸引過來的物質(zhì)很不穩(wěn)定，集聚的熱量一旦達到引起熱核反應的溫度，便發(fā)生熱核爆炸，熱矮星成了新星。從現(xiàn)代天文學的角度來說，發(fā)現(xiàn)新星已不是什么了不起的事了，因為單單我們自己的這個銀河系內(nèi)，一年中有時會發(fā)現(xiàn)好幾十顆新星。
白矮星并不是某一顆星的名字，而是某一類星的名字。就像我們?nèi)嗽谝簧斜环譃樯倌辍⒅心?、老年幾個階段一樣，天文學家把恒星的一生也分為早年、中年和晚年三個階段，而白矮星就屬于晚年恒星這一階段中的一類。
別看白矮星已經(jīng)到了老年，同樣兩顆白矮星的年齡可以相差幾億年，這是由于恒星壽命的長短差別造成的。比如說，有的恒星壽命在幾十億年以上，而有的只能“活”幾千萬年。因此，同樣兩顆已3000萬歲的恒星，如果一顆的壽命是幾十億年，那么它還算是相當年輕的；可是對于壽命是幾千萬年的恒星來講，它既然已有3000萬歲，那么它離“死亡”之期就不遠了。
白矮星的“白”與“矮”兩個字就是這種恒星的最好寫照。白，說明它的溫度高。太陽的表面溫度約有6000℃，但白矮星的表面溫度比太陽還要高，約有1萬℃，發(fā)出白顏色的光。矮，說明它的個兒小，也就是體積小。一般的白矮星體積同地球不相上下，還不到太陽體積的1/100萬。
天狼星
冬季的東南方天空，我們能看到一顆全天最亮的恒星，名字叫天狼星。在它旁邊有一顆眼睛看不見的小星星圍著它旋轉(zhuǎn)，這顆小星星被叫做天狼伴星，它就是人們在1862年最先發(fā)現(xiàn)的一顆白矮星。別看它和我們地球差不多大小，密度可大得驚大，它身上像黃豆大小的一塊東西，就足足有1000多千克!
目前，像這樣個兒小、體重又大的白矮星已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了1000多顆。其實在我們銀河系里，白矮星絕不止這么些，只是由于它們個子小，不容易被發(fā)現(xiàn)罷了。
據(jù)我國史書記載，北宋年間，人們在天空中發(fā)現(xiàn)一顆客星，在白天都能看見，這種情況持續(xù)了23天。經(jīng)科學研究證明，所謂客星，是1054年發(fā)生的一次超新星爆發(fā)。著名天文學家奧爾特確認，位于金牛座的蟹狀星云就是這次超新星爆發(fā)后的拋出物，并稱之為超新星遺跡。1969年，天文學家根據(jù)蟹狀星云發(fā)出的α射線和β射線輻射，在其中心部分發(fā)現(xiàn)了一顆脈沖星，而脈沖星正是理論預言的一種致密、高速自轉(zhuǎn)的天體——中子星，這一連串發(fā)現(xiàn)引起科學界的極大關(guān)注。
根據(jù)恒星演化理論，當一顆恒星演化到最后階段，它的核心部分的核能源已消耗殆盡，這時，恒星將發(fā)生塌縮并由此引起恒星大爆炸，拋出大量物質(zhì)，形成一個高速向外膨脹的氣殼。恒星塌縮后，原來的恒星不復存在，而形成一個致密天體，由于原來恒星質(zhì)量大小不同，會形成黑洞、中子星或白矮星。因此，1054年的超新星爆發(fā)與現(xiàn)代恒星演化理論完全一致，它是人類觀測到的一次恒星毀滅的全過程。超新星爆發(fā)時，恒星亮度會增強幾千萬倍甚至上億倍。
多少世紀以來，人們都已經(jīng)習慣了用肉眼或者用肉眼通過望遠鏡來看星星。用科學的語言說，就是用可見光來觀測天體。這是由于我們?nèi)祟惖难劬?，只能直接看到可見光波，對于其他的電磁波，我們只能用儀器間接去探測了。
如果一顆天體，它的溫度低到4000℃以下，那么它發(fā)出的光線，將是又紅又暗。這好比一塊鐵，剛開始燒時，它不發(fā)亮，只發(fā)熱；溫度逐漸上升，就越來越紅；溫度再升高，就變亮變白，白中還發(fā)藍光。當它重新冷下來，又漸漸變紅，最后失去亮光。一些正在誕生的恒星，或衰老到快死亡的恒星，就像鐵塊剛加熱和重新冷卻的過程那樣，它們發(fā)出暗淡的紅光或大量的紅外線。它們躲在宇宙的深處，幾乎不發(fā)出可見光波，這些星星就叫紅外星。
還有一些星星，它們被厚厚的星際塵埃和云霧包圍著，使原來又熱又亮的星星變得又紅又暗。有的塵埃甚至完全擋住了星星的可見光，并從被它們包圍住的星星里吸收熱量，自己重新放出紅外線。像這些帶著塵埃外殼的星星，也被稱為紅外星。
可惜，地球上保護著我們生命的大氣層，卻成了天文學家進行天文研究的障礙。大氣層吸收了大量的紅外線，為觀測這些紅外星，人們只好把儀器用飛機、氣球、火箭或者人造衛(wèi)星送到大氣層外去觀測。
蟹狀星云脈沖星
1967年秋天，英國劍橋大學天文學系年輕的女研究生貝爾和她的老師休伊什教授，在天文觀測時發(fā)現(xiàn)了一種奇特的無線電脈沖信號。信號的脈沖周期極短，只有1.337秒，而且周期非常穩(wěn)定，其準確性超過了當時地球上的任何鐘表。這個無線電脈沖源在天球上的運動和其他恒星一樣，也是東升西落，由此可以推斷出它在太空中的位置是恒定的。
隨后天文學家在天空的各個方向發(fā)現(xiàn)了一個又一個脈沖源，那么，這究竟是一種什么樣的天體呢?這么快而又穩(wěn)定的周期不可能是由天體相互繞轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，也不會來自天體自身周期性的膨脹與收縮。因此，唯一的可能是與天體的自轉(zhuǎn)有關(guān)。然而，如果是這樣的話，這是一種一秒鐘就要旋轉(zhuǎn)一周或更快的天體，那么它的體積一定不會很大，否則，它必然會在離心力的作用下很快瓦解。而且這種天體的無線電輻射一定要有很強的方向性，這樣才會隨天體的轉(zhuǎn)動形成脈沖，很可能在這種天體上有很強的磁場……噢!原來是它，天文學家們恍然大悟，想起了30多年前理論上預言的中子星。也就是說，這是一種快速自轉(zhuǎn)的中子星，也叫脈沖星。
我們知道，物質(zhì)通常是由各種原子構(gòu)成的，而原子又是由原子核和繞其運動的電子組成。原子核是非常致密的，由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子緊密結(jié)合而成。1932年，英國物理學家查德威克發(fā)現(xiàn)中子以后，前蘇聯(lián)物理學家朗道就大膽地預言了宇宙中可能存在一種星球，是直接由中子組成的。30多年后，天文學家發(fā)現(xiàn)了脈沖星，并確認它就是中子星，從而證實了這一天才的預言。
中子星是一種非常致密的天體，它自身的萬有引力可將相當于1個太陽質(zhì)量的物質(zhì)壓縮在半徑僅僅為10千米的球體內(nèi)。也就是說，一匙中子星的質(zhì)量差不多相當于地球上一座大山的質(zhì)量。那么，這樣一種奇特的天體是如何形成的呢?一般認為，在大質(zhì)量恒星的“晚年”，會有一次可怕的超新星爆發(fā)，原來星球中的大部分物質(zhì)被拋射到宇宙空間，剩下的物質(zhì)急劇收縮，在星體內(nèi)部產(chǎn)生了極大壓力，把原子的外層電子擠到原子核內(nèi)，核內(nèi)的質(zhì)子與電子結(jié)合，形成異常緊密的中子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。如此說來，中子星原來是小得可憐的、密集的、沒有生氣的星體殘骸。
如果用天文望遠鏡觀察星空，你會發(fā)現(xiàn)天空中有許許多多成雙成對的恒星，它們彼此的位置靠得很近，顯得十分“親密”。我們把這種位置靠得很近的兩顆恒星稱為雙星?？梢哉f，天上的恒星也喜歡成對結(jié)伙，“單身族”并不占優(yōu)勢。當然，同樣是雙星，情況也各不相同。有的是一顆恒星繞另一顆恒星運動，依靠萬有引力相互維系，這叫物理雙星；有的雙星則僅僅是投影關(guān)系，看起來靠得很近，實際上相距甚遠，沒有物理聯(lián)系，可謂“貌合神離”，這叫光學雙星。
我們通常所說的雙星指的是物理雙星。對于不同的物理雙星來說，它們兩顆子星之間的距離差別也可以很大。比如有一種“密近雙星”，兩顆子星彼此靠得非常近，可算是恒星世界的“鐵哥們”，它們之間可以發(fā)生一些復雜的相互作用過程，產(chǎn)生潮汐影響，甚至會出現(xiàn)氣體物質(zhì)從一個子星流向另一個子星的現(xiàn)象。
夜空里有許多著名的雙星。比如，天狼星、南門二、南河三、北河二、心宿二、角宿一等都是雙星。其中天狼星又屬目視雙星，也就是通過天文望遠鏡才能看到它們的雙星關(guān)系。繞天狼星運動的伴星是一顆白矮星。“角宿一”則屬分光雙星，即只有通過分析光譜線變化才能確知它們是雙星，而用望遠鏡目視觀測是分辨不出來的。
通常，天文學家把恒星數(shù)少于10顆的星群稱作聚星，而恒星數(shù)超過10顆并且具有物理聯(lián)系的星群就稱為星團，它們都是通過萬有引力而吸引在一起的。
半人馬座ω球狀星團
星團內(nèi)的恒星數(shù)目懸殊不等，可能有幾十、幾百乃至幾十萬，甚至上百萬顆。根據(jù)星團所包含的星數(shù)、形狀及其在銀河系中的分布位置，又分成疏散星團、球狀星團2大類。
顧名思義，疏散星團的星數(shù)較少，一般有幾十到上千顆，形狀大多很不規(guī)則，形成結(jié)構(gòu)松散的星際“聯(lián)盟”，星齡比較年輕。疏散星團的另一個特點是它們多數(shù)集中分布在銀道面的附近，由此也叫銀河星團。
球狀星團由成千上萬，甚至幾十萬顆恒星組成，外貌呈球形，是一個名副其實的大“星球”。它的中心部分恒星非常密集，甚至用天文望遠鏡都難以將單個恒星分辨出來。球狀星團里大多是些年老的恒星，它們在廣袤深寂的宇宙中已度過近100億年的漫長時光。球狀星團的空間分布比較彌散，主要散布在巨大的銀暈之中。
幾十年以前，科學家們根據(jù)愛因斯坦廣義相對論的理論研究，預言了一種叫做“黑洞”的天體。顧名思義，黑洞可能是一個看起來黑洞洞的漩渦狀天體。那么，黑洞到底是什么樣子的呢?
黑洞是一種非常奇怪的天體。它的體積很小，而密度卻極大，每立方厘米就有幾百億噸甚至更高。假如從黑洞上取來小米粒那樣大小一塊物質(zhì)，就得用幾萬艘萬噸輪船一齊拖才能拖得動它。如果使太陽變成一個黑洞，那么它的半徑就得收縮至不到3千米。
因為黑洞的密度大，所以它的引力也特別強大。大家都知道，由于地球的引力，踢出去的足球還會落到地球上。而速度很大的人造衛(wèi)星，就能夠克服地球的引力作用飛到太空去遨游。黑洞的情況和地球可就不太一樣了，黑洞的引力極其強大，黑洞內(nèi)部所有的物質(zhì)，包括速度最快的光都逃脫不掉黑洞的巨大引力。不僅如此，它還能把周圍的光和其他物質(zhì)吸引過來。黑洞就像一個無底洞，任何東西到了它那兒，就不用想再“爬”出來了。給它們命名為“黑洞”是再形象不過了。
20世紀50年代，天文學家用射電望遠鏡進行觀測時，發(fā)現(xiàn)宇宙中存在著大量的射電源，即發(fā)出很強的無線電波的天體。但是，用光學望遠鏡觀測時，有不少射電源卻找不到相對應的光學可見天體。1960年，美國天文學家馬修斯和桑德奇利用口徑5米的巨型望遠鏡，發(fā)現(xiàn)一個稱為“3C48”的射電源對應于一顆16等的暗星，其紫外輻射很強，光譜中有一些“莫名其妙”的發(fā)射線。2年后，在澳大利亞有人發(fā)現(xiàn)另一射電源“3C273”也對應于一顆暗星。1963年，旅美荷蘭天文學家施密特拍攝了這顆恒星狀天體的光譜，發(fā)現(xiàn)其中有4條譜線相互之間的關(guān)系很像是氫元素光譜中的4條譜線。這一發(fā)現(xiàn)啟發(fā)了馬修斯等人，他們重新研究了“3C48”的光譜，證實那些“莫名其妙”的譜線原來也都是由熟悉的元素產(chǎn)生的，只是這一天體具有0.367的紅移量。人們經(jīng)過分析研究，判定它們不是銀河系內(nèi)的恒星，而是河外天體。
對于這種類似恒星而并非恒星的天體，人們稱它們?yōu)椤邦愋巧潆娫础薄Ｒ院?，通過光學觀測又發(fā)現(xiàn)了一些在照相底片上具有類似恒星的點狀像，在它們的光譜中，發(fā)射線也有很大紅移，但不發(fā)出射電波，稱之為“藍星體”。藍星體與類星射電源統(tǒng)稱為“類星體”。
迄今用大型望遠鏡所發(fā)現(xiàn)的星系總數(shù)已超過千億個。有趣的是，這些“龐然大物”在宇宙空間中的分布并不像是一盤散沙，而是進一步聚集成一種規(guī)模更大的天體系統(tǒng)，稱為星系團。而且，星系的這種“群居”習慣比恒星更甚，絕大部分星系(至少85％以上)都是出現(xiàn)在星系團中的。當然，這樣的“部落”大小不一，包含的星系個數(shù)相差極為懸殊。小的只有十幾個或幾十個，也稱為星系群，比如我們銀河系所在的本星系群。多的可以有幾千個，甚至上萬個成員星系，比如后發(fā)星系團。像這樣的大“部落”一般都有一個或幾個“首領”——巨橢圓星系，它位于星系團的中央，四周聚集著它的“親信”——橢圓星系或透鏡星系，而漩渦星系和不規(guī)則星系則散布在更加外圍的區(qū)域。通常，這些星系“部落”在空間分布上也會三五成群，形成“群落”，這就是所謂的超星系團了。
以前，人們一直認為大麥哲倫星云是離我們最近的星系。但是，1975年科學家們發(fā)現(xiàn)，在與我們銀河中心相反著的方向上，有一個很小的星系。根據(jù)計算，它的距離為55000光年，只有大麥哲倫星云的1/3，是目前已知的離我們最近的星系。與最近的恒星叫比鄰星一樣，人們也把它稱為“比鄰星系”。由于它的光度很暗，肉眼是無法看到的。
這個星系的質(zhì)量很“輕”，還不到100萬個太陽質(zhì)量，與我們銀河系的質(zhì)量——1400億個太陽質(zhì)量相比，銀河系要比它重14萬倍，恐怕也是最小的星系了。
除我們的太陽之外，其他恒星周圍是否也存在著行星呢?這是個非常有趣的問題，它直接關(guān)系到其他天體上有沒有可能存在生命的問題。這是因為生命只可能生存在那些圍繞恒星旋轉(zhuǎn)，并且具備生存條件的行星上。
真正發(fā)現(xiàn)太陽系外行星的歷史是從1995年開始的，這年的10月，兩位瑞士天文學家發(fā)現(xiàn)“飛馬座51號”星周圍存在著一顆行星類天體，它被命名為“飛馬51B”。3個月后，兩位美國天文學家發(fā)現(xiàn)“室女座70號”星和“大熊座47號”星周圍也存在行星類天體，它們分別被稱為“室女70B”和“大熊47B”。從那時起到現(xiàn)在，被確認為是太陽系外行星的天體，至少已找到了10顆以上，可說是碩果累累。一個非常值得注意的情況是：這些被認為是行星的天體，比我們原先想象的要復雜得多，它們有的表面溫度比較高，有的繞主星的軌道偏心率比較大。可以肯定，這樣的行星上是不可能存在生命的。
具有重要意義的是，在離我們太陽系不算遠的地方，也存在著類似于我們太陽系這樣的“太陽系”。因此，我們不難想象，光是在銀河系中，就可能存在著為數(shù)眾多的“太陽系”。
近代天文學告訴我們，太陽系不是銀河系內(nèi)唯一的行星系。例如，在太陽附近，半徑為17光年的空間內(nèi)，共有60顆恒星，在它們中間，帶有行星系的估計不會少于10顆。
凡是行星系都能有人存在嗎?不。先決條件是作為行星系中心的天體是個什么樣的恒星。如果中央星是個時而寧靜、時而爆發(fā)的變星就不行，它一發(fā)“脾氣”，不僅行星上的人受不了，就是行星本身也難保不燒化。要是中央星是周期膨脹和收縮的變星也不行，忽冷忽熱的“太陽”，行星上的生命是難以適應的。表面溫度高達1萬℃以上的熱星也不行，它的紫外線輻射太厲害，一切生命都無法生存。中央天體如果是相距很近的雙星，那更不行，天上有兩個“太陽”雖然壯觀，要是有行星系的話，行星的公轉(zhuǎn)軌道不是圓形的，而是一條十分復雜的曲線。行星時而接近兩個太陽，烤得表面都熔化了；時而又跑到遙遠的天邊，成了酷冷的世界。溫度變化范圍那么大，怎么能住人呢?看來，只有類似太陽那樣“穩(wěn)定”的恒星，才具有得天獨厚的條件，被它的行星所歡迎。天文學家把這種恒星叫做太陽型恒星。
盡管條件這樣苛刻，限制這樣嚴格，但在銀河系中，具有合乎住人條件的行星系的太陽型恒星，還是可能有百萬個之多，其中有些應該存在文明世界，但這需要人類去驗證。
夜晚，我們看到天空中閃閃發(fā)光的點點繁星，很自然會想，在星星之間的宇宙空間里有什么?是一無所有的真空嗎?在過去相
星際空間模擬圖
當長的時間里，天文學家們確認為星星之間是空的，那里沒有恒星和氣體。實際上，星際空間中并不是一無所有的真空，而是充斥著大量的氣體和塵埃，叫星際物質(zhì)。它們非常稀薄，幾乎就是我們地面實驗室中的“真空”。每立方厘米中僅有十幾個原子，然而我們呼吸到的空氣，每立方厘米中卻有多達3000億億個原子。星際物質(zhì)的溫度還不到50K，其中絕大多數(shù)是氫和氦，有微乎其微的塵埃微粒。此外在星際空間里，還發(fā)現(xiàn)有幾十種不同的有機分子，有的還相當復雜，例如有由9個原子甚至11個原子構(gòu)成的大有機分子。
可見，星際空間不是一無所有的真空，而是形形色色、豐富多彩的“大千世界”。
本身能發(fā)光發(fā)熱的天體，我們稱為恒星。天上的恒星千千萬萬，看上去除了亮度和顏色有些差異之外，好像都一樣，只是些閃閃發(fā)光的星球而已?，F(xiàn)代科學發(fā)現(xiàn)，這許許多多的恒星的物理狀態(tài)、年齡……是各不相同的。有的才剛形成，處于幼兒時代，有的處于青壯年時期，當然也有的星處于風燭殘年。恒星的一生是極其漫長的，如太陽的壽命就有100億年。人類的幾千年文明史還不到恒星生命史的1/10000，因此，要想觀測研究一顆恒星的起源和演化似乎是根本不可能的。但是，我們可以通過觀察不同年齡的眾多恒星去推測恒星一生經(jīng)歷，就好像我們看到樹苗、參天大樹、種籽以及腐爛的樹干等就可推斷出“種籽發(fā)芽抽技，長成樹苗，樹苗長成參天大樹，最后大樹衰老死亡變成腐爛的樹干”這樣一部樹木的生命史。
由此可見，恒星也是有生有死的，不是永恒的。
1908年6月30日上午7時許，在俄國西伯利亞中部通古斯地區(qū)，一個比太陽還要耀眼奪目的火球，呼嘯著從天而降，頃刻之間，一聲炸雷，震耳欲聾。爆炸的巨響傳到千里之外，發(fā)出的沖擊波把方圓100千米內(nèi)所有房屋的門窗玻璃震壞，甚至遠在三五百千米之外的人畜，也被突然一擊打倒在地。2000多平方千米的森林樹木轟然倒下，大火使周圍成為一片焦土。世界上所有的地震儀都記錄下一段異乎尋常的曲線。
這是20世紀初，也是人類有史以來“親眼目睹”的最大的一次“爆炸”。
究竟是什么東西在通古斯爆炸了呢?
1958年，前蘇聯(lián)科學家對出事地點進行了考察。終于發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)土壤中含有鐵質(zhì)隕星塵微粒，其中含有7％～10％的鎳，而地球上鐵礦中的鎳含量最高也不會超過3％。后來，別的考察隊又從當?shù)卣訚苫夷嗤林邪l(fā)現(xiàn)了一些玻璃隕體、金屬顆粒、硅化物顆粒和很小的金剛石顆粒，而這些物質(zhì)正是彗星或小行星等行星際小天體的典型化學成分。從而證實通古斯事件的“肇事者”可能是某顆彗星的碎片，或者說是一顆小行星，它的直徑約100米，質(zhì)量在100萬噸以上。當它以30千米／秒的速度撞入地球，因與地球大氣劇烈作用，溫度升高到幾千攝氏度乃至上萬攝氏度而發(fā)生爆炸，造成了震驚世界的通古斯事件。由于爆炸發(fā)生在高空，因而就沒有在地面上留下隕星坑。
大多數(shù)天文學家認為，我們所能看見的宇宙，只是整個宇宙的一部分。真正的宇宙，要比我們所看見的大得多。但是究竟有多大呢?是不是永無止境呢?還是在某處有一個盡頭呢?如果確實有這樣一個界限的話，這個界限之外又是什么呢?
天文學家認為，答案可能就在宇宙自身的本性中。依據(jù)現(xiàn)在的理論，宇宙繞著它自己形成一個曲線，也就是說，永遠不可能有“宇宙之外”的地方，因為無論你怎么走，都還是會繞著這個曲線再回到原處。
天文學家認為，宇宙彎曲的弧度很特別，不像地球曲線那么簡單。既無法在紙上畫出來，也無法以模型表示出(但是卻可以用非常復雜的數(shù)字計算出來)。正如我們可以不斷地沿著地球表面飛行，而永遠不離開地球表面一樣，我們也可以在太空中飛行無限長的時間，但是卻無法飛出太空之外。
現(xiàn)代天文學告訴我們，我們生活在一個膨脹的宇宙中，相隔遙遠的星系之間的距離在與時俱增，而且相互遠離的速度與它們之間的距離成正比。我們的宇宙會永遠膨脹下去嗎?會不會有一天膨脹會停止下來呢?我們的宇宙的最終結(jié)局會是怎樣呢?
廣義相對論告訴我們，如果宇宙中有足夠的物質(zhì)，那么引力場就會強到使我們的宇宙時空彎曲像個球，宇宙膨脹最終會停止下來，而開始收縮，我們的宇宙將變成一個坍縮的宇宙。如果宇宙物質(zhì)總量不夠多，引力不夠強，不足以阻止宇宙繼續(xù)膨脹下去，這時宇宙就是雙曲空間而無限延伸。怎么衡量宇宙物質(zhì)的多少呢?人們用宇宙物質(zhì)的平均密度來表示。決定宇宙是繼續(xù)膨脹下去還是最終會停止下來的一個關(guān)鍵性的平均密度值，叫作臨界密度，它等于4.7×10-27千克／米3。宇宙物質(zhì)的平均密度比臨界密度大一點，我們的宇宙就是封閉的，就是說，在遙遠的某個時候，膨脹就會終止，而開始收縮；相反，如果我們的宇宙的物質(zhì)平均密度比臨界密度小一點，宇宙就是開放的，就是說、宇宙將永遠膨脹下去，越來越冷寂、越來越空虛。
不過，有人認為，我們的宇宙中有許多看不見的天體，如黑洞、黑矮星等，此外，根據(jù)基本粒子理論推測宇宙中還有一些前所未知的基本粒子如引力微子、光微子、軸子等，它們質(zhì)量雖小，數(shù)量卻很大。如果把這些物質(zhì)計算進來，字宙物質(zhì)的平均密度就會超過臨界密度，因而，在遙遠的將來，我們的宇宙就會停止膨脹，在引力作用下收縮起來。究竟如何，目前還不能作出肯定的回答。
天文學家用望遠鏡發(fā)現(xiàn)，除了我們這條銀河之外還有數(shù)百萬個銀河。就我們所知道的，銀河基本上可分3類。螺旋形的(像我們這座銀河)稱為漩渦銀河。距離我們最近的漩渦銀河，大約有200萬光年。
銀河系概貌
就我們所觀察到的，最亮的銀河中大約有17％是橢圓銀河，像是延長的圈圈。這種銀河大部分由恒星所組成，塵?；驓怏w似乎很少，甚至根本沒有。有些銀河稱為不規(guī)則銀河，這些銀河里有恒星、塵埃和氣體。距離我們最近的兩個銀河，便是不規(guī)則的銀河。
也有一些小的銀河，叫做小銀河。最小的一個只有幾百光年的寬度，其內(nèi)只有幾千顆恒星。在宇宙里，小銀河的數(shù)量或許比大銀河的數(shù)量還要多。銀河與銀河之間有幾十萬光年的距離。銀河通常以成群的狀態(tài)出現(xiàn)。每一群都包括10個或10個以上的大星群與小星群。
離我們這座銀河最遠的銀河，目前可以觀察到的，大約有數(shù)億億光年之遠，有一些銀河離我們太遠，遠得無法想象。因此，要問宇宙里究竟有多少個銀河，這個答案可能永遠是個謎。
銀河系的結(jié)構(gòu)主要可分為銀盤(包括旋臂)、核球、銀暈，以及外圍的銀冕等部分。
銀盤是銀河系的主體，它的外形呈扁盤狀，集中了銀河系內(nèi)的大多數(shù)恒星和星云，銀盤的直徑約為8萬光年，中間部分較厚，厚度約6000多光年，周圍逐漸變薄，到太陽附近便只剩1/2厚度了。由于巨大的銀河系本身也有自轉(zhuǎn)，銀盤中的億萬顆星球環(huán)繞銀河系中心浩浩蕩蕩地作著旋轉(zhuǎn)運動，從銀盤中心向外彎曲伸展出4條旋臂，看上去猶如急流中的漩渦。
銀河系的中央部分是一個恒星分布相當致密的核球，直徑1.2萬~1.5萬光年，略呈橢球形狀。由于大量的星云和氣體塵埃的阻擋，對核球方向的天文觀測十分困難，所以，人們至今對它知之甚少，但可以肯定，核球內(nèi)的恒星分布是十分密集的。
銀暈是在銀盤外圍由稀疏的恒星和星際介質(zhì)組成的一個巨大包層，它的體積至少是銀盤的50多倍，但質(zhì)量卻只占銀河系的
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銀冕是20世紀70年代中期才被發(fā)現(xiàn)的，屬于銀河系的最外圍，它的范圍可遠及50多萬光年以外，比銀河系的主體部分要大得多。但銀冕內(nèi)基本上沒有恒星，全由極稀薄的氣體組成，所以不易準確地測定它的真正范圍。
銀河并不是什么天上的河流，而是一個由1000多億顆恒星密集組成的盤狀的恒星系統(tǒng)，而我們太陽系本身就處在這個系統(tǒng)之中。我們從太陽系向周圍看去，這個恒星系統(tǒng)的盤狀部分就呈現(xiàn)為一條帶形天區(qū)，在這塊天區(qū)的恒星投影最為密集。而由于距離遙遠，肉眼未能把密集的恒星分辨出來，便把它看作一條發(fā)亮的光帶，這就是我們看到的銀河。這個龐大的恒星系統(tǒng)也由銀河得名，稱為銀河系。所以，銀河和銀河系是兩個不同的概念。
如果說銀河系是一個巨大的“星城”，那么宇宙間是否僅此一個“孤城”呢?不是的。在廣袤無垠、浩瀚遼闊的宇宙空間，還有許許多多像我們銀河系一樣的“星城”，叫做河外星系，簡稱星系?，F(xiàn)在已經(jīng)觀測到的河外星系的總數(shù)已有數(shù)十億個，它們?nèi)缤|闊的宇宙海洋中星羅棋布的島嶼，故也被稱為“宇宙島”。
哈勃望遠鏡拍攝到的河外星系
同銀河系一樣，河外星系也是由10億至數(shù)千億顆恒星，以及星云和星際物質(zhì)組成的。星系的形態(tài)大體上可以分為3類：①橢圓星系，外形呈正圓形或橢圓形，中心亮，邊緣漸暗。②漩渦星系，一般都有一個橢球狀的比較明亮的中央核，從核中伸出2條或多條如蚊香般盤旋著的臂，稱為旋臂。一部分漩渦星系的核心宛如一個棒狀物，也稱棒旋星系。③不規(guī)則星系，沒有明顯的核心和旋臂，外形很不規(guī)則，看不出旋轉(zhuǎn)的對稱性結(jié)構(gòu)。
從1885年起，人們就在仙女座大星云里陸陸續(xù)續(xù)地發(fā)現(xiàn)了許多新星，從而推斷出仙女座星云不是通常一團被動地反射光線的塵埃氣體云，而一定是由許許多多恒星構(gòu)成的系統(tǒng)，而且恒星的數(shù)目一定極大，這樣才有可能在它們中間出現(xiàn)那么多的新星。如果假設這些新星最亮時候的亮度和銀河系中其他新星的亮度是一樣的，那么就可以大致推斷出仙女座大星云離我們十分遙遠，遠遠超出了我們已知的銀河系的范圍。但是，由于用這種方法推測出來的距離很不可靠，因此也引起了爭議。直到1924年，美國天文學家哈勃用當時世界上最大的2.5米口徑望遠鏡，在仙女座大星云的邊緣找到了被稱為“量天尺”的造父變星，利用造父變星的光變周期和光度的對應關(guān)系，才定出仙女座星云的準確距離為220萬光年，證明它確實是遠在銀河系之外，也像銀河系一樣，是一個巨大而獨立的恒星集團?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)找到了數(shù)十億個這樣的恒星集團，并將它們統(tǒng)稱為河外星系，簡稱星系。
迄今人類所能觀測到的宇宙空間里，彌散分布著數(shù)十億個星系。每個星系平均由近1000億顆恒星，以及彌漫于星際間的氣體和塵埃所組成，每顆恒星都可能是和我們的太陽一樣的天體。而我們太陽所在的銀河系只是那千億個星系中的普通一員，如同宇宙汪洋中的一個小島。這就是宇宙島概念的由來。
人類把河外星系視作“宇宙島”的觀念，可以追溯到18世紀中葉?？档略凇蹲匀煌ㄊ泛吞祗w論》一書中，就曾明確提出“廣大無邊的宇宙”之中有“數(shù)量無限的世界和星系”的概念。并猜想，人們觀測到的星空中的一些云霧狀天體，可能就是像銀河系一樣由星群構(gòu)成的“宇宙島”，只是由于距離太遠而不能分辨出單顆的恒星。那么這些云霧狀“星云”究竟是在銀河系之內(nèi)還是之外呢?準確測定它們的距離就成為驗證這種理論猜想的關(guān)鍵。
直到1924年，美國著名天文學家哈勃，通過照相觀測發(fā)現(xiàn)仙女座大星云中的造父變星，從而較準確地推算出仙女座大星云與我們的距離，結(jié)果證實它遠在銀河系之外，是類似我們銀河系的恒星系統(tǒng)。于是，繼地球、太陽之后，銀河系也失去了在宇宙中的任何特殊的中心地位了。這是20世紀天文學上最重大的發(fā)現(xiàn)之一。從此，人類的視野超越了銀河系的疆界，進入更為廣闊的空間。
小麥哲倫云
河外星系也像銀河系一樣，里面有著數(shù)以十億計的恒星。由于它們遠在銀河系之外，所以我們稱之為河外星系。
大麥哲倫云位于南天劍魚和山案兩星座的交界處，簡稱大麥云。它相當于12個滿月并列在一起那么長，與我們的距離為16萬光年，是離我們最近的河外星系。
小麥哲倫云是最早被確認為河外星系的近鄰星系之一，1912年，天文學家利用其中的造父變星作為“量天尺”，測定它的距離為19萬光年。它位于南天的杜鵑座，簡稱小麥云，看上去長約4°。大小麥哲倫云在空間彼此相距約5.4萬光年。
大、小麥哲倫云是已知河外星系中離我們最近的兩個，可以說就在我們銀河系的“家”門口。不僅如此，它們還與銀河系有著物理上的聯(lián)系，一起組成一個三重星系。
20世紀70年代，人們有了射電望遠鏡，天文觀測的視野更加廣闊，可以看到離我們100億光年遠的星系，并發(fā)現(xiàn)了宇宙中存在著千姿百態(tài)、形狀各異的星系。它們有的如漩渦，有的如棒槌，還有的呈不規(guī)則的形狀。
自從太空望遠鏡——哈勃望遠鏡上天之后，它帶給我們許多遙遠星系的信息。1998年10月，哈勃望遠鏡朝著比以前更遠的空間和時間望去，發(fā)現(xiàn)了有可能存在的120億光年外的星系。這些星系是在宇宙剛誕生后不久形成的。
時光飛逝，進入了20世紀末，科學技術(shù)的不斷進步，使我們擁有了一種叫“亞毫米共用輻射熱測定儀陣列”的新型攝像儀，它使我們能更加深入地搜索遙遠的宇宙空間并拍攝下它們的圖像，清晰地分辨出掩藏在宇宙塵埃后面的星系。
不久前，在美國夏威夷凱克天文臺工作的科學家向世界宣布，他們在室女星座方向，距地球140億光年的地方，發(fā)現(xiàn)了一個極暗的星系，這是人類目前所發(fā)現(xiàn)的距地球最遠的天體。
晴夜，仰望天空，星光閃爍，但亮度各異。所謂亮度，就是我們在單位面積上每秒鐘所接收的恒星的光能量。天文學上則用“視星等”來表示。2000多年前，希臘天文學家喜帕恰斯把肉眼所看到的恒星按亮度分成6等，天上最亮的20顆恒星定為1等星，肉眼剛剛能看見的恒星定為6等星。星越亮，星等數(shù)越小。
望遠鏡發(fā)明以后，星等系統(tǒng)又推廣到更微弱的恒星。以后又補充規(guī)定，星等相差5等，亮度比為100倍。因此，星等數(shù)減少1，亮度增強=2.512倍?，F(xiàn)在用最大的望遠鏡，經(jīng)過長時間露光，已可拍攝到暗達23.1等的恒星，這相當于3萬千米外的一支燭光的亮度。
為適應科學發(fā)展的需要，星等又推廣到小數(shù)和負數(shù)，如“織女星”的星等為-0.04，“河鼓二”(牛郎星)為0.77，“北極星”為2.3，“大角星”為-0.06，“老人星”為-0.73。恒星中最亮的是“天狼星”，它的星等為-1.45。當然月亮和太陽比它亮得多，滿月的星等數(shù)為-12.73，太陽則相當于-26.74等。
以上說的，都是恒星的“視亮度”，是地球上人類感覺到的亮度。
天文學上把亮度會變化的星稱為變星。
變星共分3大類：
（1）食變星。實際上是互相繞轉(zhuǎn)的雙星，當較暗的星轉(zhuǎn)到前面擋住較亮的星時，我們就看到星變暗了；當兩顆星互不遮擋時，看上去就變亮了。這一類變星的亮度變化是兩星交會引起的，恒星本身的物理狀態(tài)沒有變化，這類變星也稱為食雙星。
（2）脈動變星。它們的亮度周期性地發(fā)生變化。一般來說，光變周期長的變星亮度變化大，光變周期短的亮度變化小。造父變星是脈動變星的一種。天文學家常用它來測定天體的距離。
（3）不規(guī)則變星。它們的亮度變化完全沒有規(guī)律，或者規(guī)律不十分確定，新星和超新星也屬于這一類變星。
現(xiàn)在已經(jīng)知道變星是恒星演化到一定階段的標志。一般說來，當恒星處于主序星階段時比較穩(wěn)定，當恒星演化到主序星階段之前或之后都會出現(xiàn)不穩(wěn)定性，它的亮度就會發(fā)生變化，成為變星。
1834年，德國天文學家貝塞耳在做恒星位置精密測量時，發(fā)現(xiàn)天狼星在天穹上的運動比較奇怪，它的路徑波浪起伏，而不是沿一條直線均勻地移動。當時估計，一定還有一顆看不見的伴星在旁邊吸引著它。到1862年，美國光學家克拉克找到了這顆伴星。根據(jù)所測得的半徑和質(zhì)量，計算出它的平均密度竟有175千克/厘米3，比水重10多萬倍。這類密度大到0.1～10噸/厘米3的恒星叫做“白矮星”。
1967年，人們在射電望遠鏡里偶然地發(fā)現(xiàn)了“脈沖星”。后來知道，這種脈沖星，就是1932年科學家已預言過的“中子星”。中子星幾乎是由擠在一起的中子組成的，它的直徑僅有20千米左右，而質(zhì)量卻有0.5～2倍太陽那么大。由此可見，它的密度約為1億噸/厘米3以上，比白矮星的密度還要大1億倍!
根據(jù)科學家們的計算，還有一類天體，叫做“黑洞”。黑洞有大有小，小黑洞的密度比中子星還要大，高達180億噸/厘米3！這簡直是無法想象的。
右上是織女星，左下是牛郎星
遙遠的恒星看得見，摸不著，怎么知道它有多“重”呢?最常用的是根據(jù)雙星的軌道運動來求它們的質(zhì)量。此外，也可以根據(jù)其質(zhì)量和光度的統(tǒng)計關(guān)系來推算。我們看到的星星中，有許多質(zhì)量比太陽大，如牛郎星的質(zhì)量為太陽的1.6倍（即1.6M⊙)，織女星為2.4M⊙。
目前已知的質(zhì)量最大的恒星，是HD93256，它的質(zhì)量為23.8萬億億億噸，是太陽的120倍。它的引力也要比太陽大120倍。如果太陽的質(zhì)量有HD93250那么大，那么，地球繞太陽的轉(zhuǎn)動須得加速到300千米/秒以上，才能不被它吸到肚子里去。
在神奇的恒星世界中，有像太陽那樣基本穩(wěn)定不變的正常星，也有像心臟那樣跳動的“脈動變星”。脈動變星的亮度會作規(guī)律性的變動。早在1596年，天文學家法布里修斯發(fā)現(xiàn)鯨魚座O(芻藁增二)的亮度起伏變化，并確認它是一顆變星。這顆星光極大時可亮到1.7等，而光極小時只有10等左右，強弱相差2000多倍，光變周期在320~370天。這是一個體積很大的深紅色的星，表面有效溫度在1900～2600K(絕對溫度)，直徑約為太陽的300倍，而平均密度只有太陽的1/100萬，比我們地面上的空氣還輕1000倍!后來發(fā)現(xiàn)，它還是個雙星的主星，它的伴星也是一個變星。
除了會突然爆發(fā)、變亮的“超新星”和“新星”外，“芻蘗增二”是最早被發(fā)現(xiàn)的變星。
造父變星
事實上，脈動變星包含有很多種類型，“芻蘗增二”就是一類，這類變星叫“長周期變星”。它的光變周期很長，可達幾百天。而有一類脈動變星的周期卻很短，只有幾小時，稱之為“短周期造父變星”。
為什么它有這個怪名字呢?因為在1780年前后，最早發(fā)現(xiàn)的這一類變星是仙王座δ星。在我們中國，它的星名是“造父一”，故后來人們把它們稱為“造父變星”。
“短周期造父變星”最典型的就是天琴座RR星，它的光變周期只有1.5～12小時，一個晚上會變幾變。當然，它的光變量并不大，一般只1～2星等，即2～6倍。目前這類星人們已發(fā)現(xiàn)了4000多個。
仙王座δ星(造父一)是一顆變星，光變周期5.6天?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)這類變星將近1000個，稱為“經(jīng)典造父變星”。它們的光變周期大致為1~50天，光變幅度0.1~2等。這類恒星的顏色通常呈黃色。
經(jīng)典造父星的光變周期與它的絕對星等之間存在著固定不變的關(guān)系：即光變周期越長，其光度（真亮度）也越大。這稱之為“周光關(guān)系”。它的重要性在于，只要發(fā)現(xiàn)經(jīng)典造父變星，那么該星或該星所在的恒星集團（例如星團、星系）的距離便可準確定出。由于周光關(guān)系既簡單又精確，至今仍是測定銀河系內(nèi)一些星團以及一近距離星系的距離的一種重要方法。所以造父變星被稱為天文學家的“量天尺”。
“爆發(fā)變星”就是一種亮度突然激烈增強的變星，光變的起因是星體本身的爆發(fā)。超新星是爆發(fā)最劇烈的恒星，因為爆發(fā)后的恒星大致解體了，所以稱為“災變變星”。根據(jù)爆發(fā)規(guī)模和程度，爆發(fā)變星有下列幾種：①新星，光度變化超過9等。②再發(fā)新星，是新星爆發(fā)后，經(jīng)過數(shù)年或數(shù)十年又發(fā)生爆發(fā)，甚至多次爆發(fā)，光度變化幅度同新星差不多。③矮新星，爆發(fā)規(guī)模較小，一般不超過6等。④類新星，它的特點是爆發(fā)次數(shù)比較頻繁。
此外，金牛座T型星、耀星也是爆發(fā)變星。1924年、1940年、1945年，人們曾多次觀測到一些又小又暗的恒星，在幾分鐘的短時間里，突然比以前亮6倍左右，持續(xù)約半小時，又慢慢地恢復到原狀。當時都未加以重視。直到1948年發(fā)現(xiàn)鯨魚座UV星突然耀變，才重視起來。現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)400多顆耀星。它們的亮度小，約為13等，發(fā)亮時增加6等左右，是最暗的爆發(fā)變星。
在人類有史以來所記錄的銀河系的超新星中，最亮的要數(shù)1054年爆發(fā)的金牛座中的那顆超新星了。
對這次超新星爆發(fā)，我國古書《宋會要》記錄得最為完整、詳實。我們?yōu)橛羞@樣光輝的古代文化而自豪。記錄告訴我們，公元1054年7月4日凌晨4點左右，在金牛座突然發(fā)現(xiàn)一顆超新星。雖然天已破曉，仍是光芒四射，猶如太白金星，甚至白天都依稀可見。這種情況一直持續(xù)了23天。以后雖然逐漸暗下來，但在晚上仍可用肉眼看到，如是又持續(xù)了1年余(620天)，到1056年4月6日才觀測不到它。這真是天文史上一大奇觀。
銀河系在近1000年中有超新星爆發(fā)記錄的還有另外3次，它們是：1006年超新星、1572年超新星(又名第谷超新星)及1604年超新星(又名開普勒超新星)。
獵戶座
在壯麗的獵戶星座中央，有一個肉眼看來模糊的斑點，它就是著名的獵戶座大星云。宇宙中能用肉眼看到的星云只有這一個，其他星云需用望遠鏡才能看到。該星云離我們約1500光年。它是一個巨大的彌漫星云，估計直徑達300光年，但只有直徑約25光年的一小部分為星光照亮而被我們看到。
星云比恒星要稀薄得多，它形狀不規(guī)則，邊界不明顯。獵戶座大星云內(nèi)每立方厘米大約包含300個原子，而地面上的空氣中每立方厘米有1000億億個分子，比它密3億億倍。盡管這樣稀薄，由于它范圍很大，只要受到近旁熾熱恒星的照耀，仍然是可見的，稱為“亮星云”。這個星云的體積約為7000立方光年，包含1060個原子，總質(zhì)量相當于1500個太陽。
銀河系由上千億顆恒星組成。在恒星之間，也不是絕對的空虛，那里也有物質(zhì)，包括星際氣體、星際塵埃，統(tǒng)稱為“星際物質(zhì)”。它的密度非常小，平均每立方厘米只有1個原子，重量只有0.000000000000000000000001克。像地球大小的一團星際物質(zhì)，只有1千克重。這種密度是地球上實驗室中遠未達到的真空力(目前地球上實驗室的真空，相當于32000個原子/厘米3)。
星際物質(zhì)雖然如此稀薄，但如果把分布在整個銀河系中的星際物質(zhì)加起來，卻又大得驚人，約為太陽質(zhì)量的140億倍，總共有27.8萬億億億億噸，約占銀河系質(zhì)量的1/10。
地球如果沒有大氣，則太陽的紫外輻射、宇宙間的高能射線將會使一切生靈涂炭，因為宇宙射線將擊碎各種復雜的有機分子!
在星際空間，極高能量的宇宙射線橫沖直撞，無阻無擋，所以過去人們總以為那里充其量只有一些電離了的、失去電子的氫原子。
然而人們發(fā)現(xiàn)星際空間不僅有大量的未電離的氫分子，還有不少有機分子，甚至還組成了分子云。
目前已經(jīng)知道的有61種不同的分子，組成這些分子的是氫、碳、氮、氧、硫、硅、鈉等元素。最復雜、最重的星際分子是一種叫氰基辛四炔的有機物，分子量為123。它的分子式為HC9N，其中有9個碳原子、1個氫原子、1個氮原子。
用肉眼能看到的離我們最近的星系是大麥哲倫星云。
公元1519～1522年，葡萄牙航海家麥哲倫進行了人類首次環(huán)球航行。在他到達南半球時，發(fā)現(xiàn)天空有2團亮的星云，一個較大，一個較小，后來就分別取名為大、小麥哲倫星云。經(jīng)過觀測發(fā)現(xiàn)，它們實際上都是河外星系。大麥哲倫星云離我們只有16.9萬光年。
大麥哲倫星云在南天的劍魚座內(nèi)，離南天極只有20°，角大小為21°×19°，實際大小只有銀河系的1/4，質(zhì)量只有銀河系質(zhì)量的1/10。大麥哲倫星云屬于不規(guī)則星系，因為它離我們很近，所以是天文學家的“座上賓”。它中間有不少變星、星團等天體，因而知道它的年齡只有10億年左右。
由于麥哲倫星云在南天，我國只有在緯度較低的海南島以南的地區(qū)才能看到它。
如果不借助望遠鏡，人的眼睛能看到的最遠的天體是什么?是仙女座大星云。它的目視星等是3.5等。
早先，人們測得仙女座大星云的距離是80萬光年，實際上當時的“尺子”刻度不對，現(xiàn)在認為實際距離有220萬光年。如果化成千米數(shù)，那就要在2后面加19個零，為2000億億千米。與最近的恒星比鄰星相比，要遠上52萬倍。也就是說，如果比鄰星和我們只相距1米，那么，仙女座大星云離我們就有520千米。
肉眼能見到的河外星系是極少的，一共只有3個：大麥哲倫星云、小麥哲倫星云和仙女座大星云。生活在北半球上的人，則只能看見這個著名的仙女座大星云。
已知質(zhì)量最大的星系是M87(NGC4486)，它的質(zhì)量大約等于27萬億個太陽質(zhì)量，幾乎比我們的銀河系還重200倍。M87屬橢圓星系，為E型，在室女座。
同時，這個質(zhì)量最大的星系也是一個很強的無線電星系，它在無線電波段的輻射功率，在天體中也是名列前茅的。它的核有異常劇烈的活動。在該星系的西北方向有長串“噴流”從星系核中噴出。這種噴流不僅在光學上能見到，并且在無線電波段及X射線波段都已經(jīng)測量到。這每一塊物質(zhì)本身就足以形成一個獨立的星系。這種大規(guī)模的噴射現(xiàn)象，真可稱為宇宙中的壯觀。
天體與僅僅發(fā)可見光的電燈不一樣，除了能發(fā)出可見光、紫外光、紅外光外，還會發(fā)出無線電波——射電波、X射線、γ射線等。對于那些能發(fā)出很強無線電波的星系，天文上稱之為射電星系。
許多射電星系的光并不強，可射電卻很強。對于這樣的星系，一般望遠鏡是“視而不見”的，只能用射電望遠鏡——像雷達那樣一類的儀器才可發(fā)現(xiàn)和研究它們。
發(fā)現(xiàn)最早(1946年)和射電最強的星系是天鵝座A。它發(fā)出的射電功率達10億億億億千瓦，比太陽光的功率大300億倍。銀河系的射電是1000億億億千瓦，只有它的1/100萬。
天鵝座A距我們有10億光年的距離，大小約35萬光年。奇怪的是它的無線電波“發(fā)射臺”主要位在遠離星系的兩端，而與星系相合的位置上倒只有一個弱“發(fā)射臺”。在它的中心，用光學望遠鏡可看到一個形態(tài)特殊的星系，20世紀60年代初，人們還誤認為是兩個星系相互碰撞!
許多星系都有一個較密集的中心部分——星系核。星系核一般活動性都相當強，其中以大熊座(即北斗星座)的NGC3034星系核爆發(fā)的景象最為壯觀。
NGC3034距我們約1300萬光年，它的爆發(fā)是星系核爆發(fā)中能量最大的。爆發(fā)所產(chǎn)生的噴射物以1000千米/秒的高速度一直延伸到離中心14000光年的遠處。它爆發(fā)的能量，單單從紅外波段輻射的能量就高達2000億億億億千瓦/秒，而我們的太陽輻射的總能量還不到1000萬億億千瓦/秒。也就是說，NGC3034單就紅外波段的輻射就比5000億個太陽的輻射能量還多，甚至比我們整個銀河系所有波段的輻射總量還大得多。
我們再從另外的角度來描述這么巨大的能量。假若這個星系核從形成到現(xiàn)在都以這樣的規(guī)模進行著劇烈的爆發(fā)，那么它已輻射的能量高達1056爾格。這比猛烈的超新星爆發(fā)還要強烈?guī)装偃f倍，而一顆超新星爆發(fā)就能放出相當于幾十億億億顆氫彈爆炸時所放出的能量。由此可想象出NGC3034爆發(fā)的能量是多么巨大!
如果把光譜線紅移確認為是視向速度造成的，而且也承認從觀測事實中建立起來的“哈勃定理”：視向速度越大的星系離我們越遠，這樣就可認為類星體都是十分遙遠的天體，因為它的紅移值一般都比河外星系大得多。
目前已知紅移最大的類星體是PKS2000-330。據(jù)測定，它的紅移值相對應的視向速度竟達0.92°，3C273兩個輻射部分的分離，正以27.5萬千米/秒的速度離我們而去。它與我們的距離在160億光年左右。
物體的速度達到27萬千米/秒時，會產(chǎn)生不少難以置信的奇特現(xiàn)象。如在這個類星體上，所有的鐘將走得很慢(我們的鐘走1小時，它只走26分鐘)，而所有的尺子則會縮短同樣的倍數(shù)……這就是所謂的“相對論效應”。
1960年第一個被研究的類星體是3C48。在照相底片上，它同一個16等的恒星像差不多，比肉眼能看到的最暗的星要暗1萬倍。1963年，對另一個強射電源3C273的譜線再次分析后，天文學家施米特認出了3C273的譜線乃是地球上所熟知的一些元素(氫、氧、氮等)所產(chǎn)生的，只不過是譜線都向紅端移動了(天文上稱之為譜線紅移)。
那么，哪一個作為最早發(fā)現(xiàn)的類星體，是3C48呢?還是后來居前的3C273呢?在光學上的仔細研究，倒是3C48在前，但當時未能判斷出它作為類星體的一個主要標志——大紅移的性質(zhì)；3C273雖則研究在后，但從它的譜線中卻首先揭示出未識譜線乃是大紅移的結(jié)果，從而人們又結(jié)識了一類新型天體。在介紹了這段有關(guān)發(fā)現(xiàn)類星體的有趣歷史后，在3C48和3C273中到底哪一個算是最早發(fā)現(xiàn)的類星體，就請讀者給以公正的評定吧。
隨著射電天文觀測儀器的發(fā)展和技術(shù)方法的提高，除了測得3C273的無線電輻射流變化外，還從1977~1980年的資料中分析出這個類星體的結(jié)構(gòu)也在變化。這種變化的情況是它的兩個輻射部分在互相分離著。假若認為類星體3C273的距離也能像普通星系那樣從紅移算出的話，那么在上述3年的觀測中，3C273的這兩個輻射成分已分離得很遠了，這樣用分離的距離除以分離的時間可算出它們分離的速度，這速度竟高達290萬千米/秒，是光速的9.6倍。像這一類看起來是超光速運動的天體，還有射電星系3C120、類星體3C345等其他7個宇宙射電源。它們的一些輻射部分分別以光速的2~9倍的范圍內(nèi)在分離著。
像這種高速的分離在地球?qū)嶒炇抑惺遣辉试S存在的。因此天文學家想了多種辦法去解釋，問題還在深入討論之中。
仙女座大星云
銀河系有一個較密集的核。其他的一些星系也有星系核，如前面所提到的仙女座大星云就有一個較大的橢圓形的核。一般的星系中觀測到的核只有1個。雖則天文學家強烈地期待著發(fā)現(xiàn)雙核的星系，但以前一直未觀測到。直到1979年4月，由美國、前蘇聯(lián)、前聯(lián)邦德國、瑞典四國射電天文學家進行了聯(lián)合觀測，才發(fā)現(xiàn)了第一個雙核星系。經(jīng)計算，這個星系核的總質(zhì)量為太陽質(zhì)量的8億倍，它的直徑大于1光年。
星系的分布也與恒星分布相似，有不少是成群成團的。兩個星系在一起叫雙重星系，三個星系在一起的的叫三重星系，更多的如有成百上千，甚至幾萬個星系分布在較近的區(qū)域，稱為星系團。星系團中最密的是在飛馬座的星系團。
在這個最密的飛馬座星系團中，平均在邊長為100萬光年的立方體中有58個星系，這比我們所觀測到的宇宙空間中平均的星系密度要密40000倍之多。這個星系團距離我們1.4億光年，直徑達470萬光年。
目前已觀測到的星系團有3000個左右，其中距我們最近的是室女座星系團。它離我們“僅”約6000萬光年。它東西橫跨15°，南北延伸40°，占了很大一片天區(qū)，直徑約850萬光年。這個星系團也很亮，在249個最亮星系中，倒有203個星系是這個室女星系團的成員。這個星系團中一共約包含星系2500個。
距我們最遠的星系團是3C295所在的星系團，它距我們約有50億光年，比室女星系團遠80倍以上。由于它太遠了，即使用目前最大的望遠鏡，在照相底片上也僅呈現(xiàn)一些“塵?！秉c，要細看才能分辨出來。
超星系是1953年法國天文學家對亮的星系做統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)的。在這個超星系中約有10萬個星系，它是宇宙中已知的最大的系統(tǒng)。它們大致分布在一個與銀河互相垂直的大圓環(huán)中，這個圓環(huán)雖然只占我們所看到的天區(qū)面積的1/10，但所有的亮星系倒有2/3是在這超星系系統(tǒng)中。經(jīng)過細致的觀測，發(fā)覺這個星系系統(tǒng)的圓環(huán)相當薄，環(huán)的直徑比環(huán)的厚度要大5倍，這種現(xiàn)象在星系團中從未發(fā)現(xiàn)過。這個超星系的直徑大到2億光年。它的質(zhì)量相當于1000萬億個太陽質(zhì)量。
我們的銀河系也是這個超星系的成員，但不在它的中心，而在離它外緣1000萬光年左右的地方。這個超星系的中心在室女星系團中，因此室女系團也可看成是這個超星系的核心。這個超星系稱為本超星系。
恒星在顏色方面各不相同，顏色主要反映它們的表面溫度。太陽是一顆黃色的恒星，表面溫度在10000℃左右，顏色呈白色，牛郎星、織女星都是白色的恒星；溫度高達25000～40000℃時，恒星的顏色呈藍色。獵戶座ι(伐三)，是溫度最高的恒星之一，它的表面溫度高達40000℃以上，是一顆典型的藍色恒星。
脈沖變星芻藁增二(鯨魚座O)，是一顆紅色的恒星，它的表面溫度只有2000℃，可算是溫度最低的恒星之一。但即使是這顆最“冷”的恒星，它的表面溫度也足以使黃金和鋼鐵化成液體。至于溫度比它高20多倍的獵戶座ι星，它熱的程度就難以想象了。
目前已測量了數(shù)以千計恒星的自轉(zhuǎn)速度。不同類型的天體具有不同的自轉(zhuǎn)速度。有一類恒星叫“B型發(fā)射星”(以符號Be表示)，它們赤道上的自轉(zhuǎn)速度最大時可為630千米/秒。地球上看到的最亮的Be星是波江座α。
現(xiàn)在認為脈沖星是快速自轉(zhuǎn)的中子星。有一顆中子星叫PSR0531，其自轉(zhuǎn)周期僅為0.033秒，也就是一秒鐘可轉(zhuǎn)上30圈，它表面上的自轉(zhuǎn)速度竟達2000千米/秒。
是否有自轉(zhuǎn)速度最小的恒星?現(xiàn)在認為，主要集中在銀河系核心的“第Ⅱ星族”這一類恒星，恐怕是自轉(zhuǎn)速度最小的恒星，它的表面自轉(zhuǎn)速度平均只有1千米/秒。
風馳電掣的列車在祖國大地上馳騁。你注意過嗎?當它向你飛奔而來時，它的汽笛聲特別尖銳刺耳，而一旦經(jīng)過你的身旁后，聲調(diào)一下降低了很多。這個現(xiàn)象稱為“多普勒效應”。它在天文上有著廣泛的用途。
多普勒效應不僅會使聲音變尖(聲波波長變短)變鈍(波長變長)，也會使光的波長發(fā)生細微的變化。天文學家們利用精密的儀器由此測得了不少恒星的視向速度。
如果恒星遠離我們而去，則光的波長會變長，天文上稱“紅移”，它的視向速度定為正值。反之，如果恒星在向我們飛來，則光波長變短，稱為“紫移”，這種視向速度以負值表示。如牛郎星以26千米/秒的速度飛向太陽，便記作-26千米/秒。同樣道理，老人星的視向速度為21千米/秒，表示它以這個速度在離我們而去。
在向我們飛來的恒星中，速度最快的是武仙VX星，視向速度值達-405千米/秒。這樣的速度，從北京飛到南京不到3秒鐘。而在離我們而去的恒星中，最快的是視向速度為543千米/秒的巴納德星,它比一般的飛機要快幾千倍呢!
從理論上講，每一恒星都應有磁場。已發(fā)現(xiàn)了100多顆恒星的磁場強度高達10000高斯。有些恒星，由于磁場強度較小，或者因為它發(fā)出的光到達地球時已很微弱，或者上述兩種原因兼而有之，因此暫時還無法測出來。
太陽的普遍磁場很弱，只有1～2高斯，而迄今已知的磁場強度最大的一顆正常恒星是HD215441，它的強度為34400高斯。白矮星的磁場強度比這還要大得多，為10萬～1000萬高斯。
有人認為，恒星的磁場強度與它的平均密度有某種關(guān)系，密度越大，磁場強度也越大。因此中子星的磁場強度比白矮星更大，其強度有1萬億～100萬億高斯。
星座是人們憑想象而劃分的，因此它們并不均勻，肉眼可見的星數(shù)有多有少，“地盤”有大有小。全天最大的星座是“長蛇座”。它宛如一條巨蟒，從東向西綿延102°的天區(qū)(全天區(qū)長360°)，寬從天赤道北7°到南35°達42°，面積達1300平方度，占全天空總面積3.2％!整個長蛇座中，亮于5.5等的星有68個以上。5月夜空，當蛇頭從正南方昂起時，它的蛇尾還隱在東方的地平線之下呢！
恒星和太陽一樣，雖然看來很寧靜安定，但實際上卻不時有劇烈的物質(zhì)拋射或爆發(fā)。太陽上就常常有相當8億顆氫彈的大耀斑發(fā)生。
然而與新星和超新星相比，這簡直算不了什么。
新星突然爆發(fā)時會比太陽亮上幾萬倍，即相當于爆炸千萬億億顆氫彈，比太陽的耀斑大了幾百萬億倍。這樣的爆發(fā)有時能拋出1個木星的質(zhì)量(1.9億億億噸)，少說也有200萬億億噸，比水星、金星、地球和火星四個行星的總和還大。
在公元前14世紀，我國的一片甲骨上已有新星爆發(fā)的最早記載。而中外史上都有記載的，是公元前134年6月爆發(fā)的那顆新星。
不過最厲害的還是“超新星”爆發(fā)，它的一次爆發(fā)又比新星強10萬倍。每次超新星的爆發(fā)簡直是恒星的大災大難，它竟能把1整個太陽質(zhì)量拋出去。恒星經(jīng)過這樣一折騰，常常土崩瓦解，進入它的晚年階段——變成一顆白矮星或中子星，甚至黑洞。
起初，人們看到脈沖星以極其精確的時間間隔發(fā)出無線電脈沖，以為是地球之外的有理智的生物發(fā)來的電碼，因此把脈沖星叫作“小綠人”。后來才意識到，這是一種奇異天體。英國學者休伊什在圖書館查閱大量科學文獻進行深入研究，終于指出這種無線電脈沖是自轉(zhuǎn)著的中子星發(fā)出的。現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有400多顆脈沖星，絕大多數(shù)是發(fā)出無線電脈沖的射電脈沖星；只有金牛座蟹狀星云中心的脈沖星和船帆座中的脈沖星，不但發(fā)出射電脈沖信號，還發(fā)出光脈沖信號。
那么，脈沖星為什么可以以精確的時間間隔發(fā)出脈沖信號呢?人們認為中子星在快速地自轉(zhuǎn)著。例如，蟹狀星云脈沖星每秒鐘自轉(zhuǎn)30次，還有每秒鐘自轉(zhuǎn)642次的脈沖星(PSR1937+214)。自轉(zhuǎn)軸與中子星的磁軸是傾斜的，帶電粒子能夠沿磁北極和磁南極的方向上向外流出，在流動過程中產(chǎn)生2束輻射束，當中子星自轉(zhuǎn)時，輻射束就掃過天空，如果我們正好在輻射束掃到的方向觀看的話，那么每當輻射束掃過時，我們就看見一次閃光或射電脈沖信號。這就好像是海上旋轉(zhuǎn)的“燈塔”，因此，這種理論又叫作“燈塔”模型。
每一顆自身發(fā)光的星都是一個“太陽”，像我們的太陽一樣。也就是說，每顆恒星都是發(fā)熱的氣體的大星球。恒星上非常熱，把一片鋼放上去，會在彈指之間熔化。
在一個比較冷的恒星上，物質(zhì)差不多接近流體，有點像熔爐里的熔鐵。有些非常古老而完全冷卻的恒星，物質(zhì)的密度非常大，大約60千克/厘米3，這些恒星被稱為“死星球”。
天文學家利用一種叫作“天文望遠鏡”的儀器觀察恒星，用望遠鏡觀測恒星發(fā)出的光，從中可以知道各星球有些什么物質(zhì)，或溫度的高低等情形。各星球的顏色也不同，有白色、藍色、黃色和紅色。通過顏色可判斷這顆星球上存在哪里化學元素。各星球發(fā)出不同的光譜，表示各星球的溫度不同，由光譜可以確定星球的溫度。
當我們晚上仰望天空的時候，看不出星球之間有多大差別。只是看見有的稍微大一點，或稍微亮一點。而存在于星球間的最大不同，我們卻看不出來。
恒星分類的方法之一是按照星球的光譜。光譜是把光線折射所產(chǎn)生的現(xiàn)象，星球的光譜排列次序是從藍色到紅色。太陽被列為黃色，是中間色。
藍色的星大、熱而且亮，表面的溫度高達50000℃以上。太陽的亮度中等，表面溫度大約為6000℃。紅色星球被列為冷星球，表面溫度在3000℃以下。所以你會看見有些恒星特別亮，有些恒星比較暗。
一顆星球的亮度，我們稱為光度，光度是測定星球明暗的單位。如果星球的光度只有6度，除非用望遠鏡，肉眼是看不見的，1度的星球最明亮，我們已知的這類星球大約有20顆。20度的星球最少也有10億顆，不過這許多星球只有用望遠鏡才能看得見。
如果我們夜間在遠離城市照明區(qū)的鄉(xiāng)村仰望天空，就能夠看到大約2000顆恒星。在整個天空中，有5000~6000顆人們能夠用肉眼看得見的恒星。然而，若通過高倍望遠鏡，就可見到數(shù)百萬顆恒星。
太陽的周圍有八大行星環(huán)繞，所以很有可能其他恒星也有自己的行星。然而，其他恒星距我們非常地遙遠，以至于它們所擁有的任何行星由于相對太小，而使人們即使用最高倍望遠鏡也無法看到。不過，探測到其他恒星附近是否存在非常大的行星是可能的。如果一顆恒星有一個巨大的行星，那么行星的引力就會使恒星產(chǎn)生微小的擺動，從而可算出小天體的存在。1944年，在名為“天鵝61號”的天鵝星座，觀測到了恒星運行時的擺動現(xiàn)象。在觀測這次搖擺中，天文學家計算出了這顆行星是木星的15倍。1963年，在一顆叫“巴納德”的恒星附近探測到了一顆行星，它相當于木星的1/2，與我們太陽系里的大行星十分相似。據(jù)天文學家推測，還有許多帶有行星的恒星未被發(fā)現(xiàn)。
在后發(fā)星系團的中部有一個E型超巨星系M87，也就是NGG4486。在露光時間較短的照片上，我們可以看到有一發(fā)亮的長條從它的核心部分延伸出去，顏色很藍，累積絕對星等達到-14等，相當于一個小的星系。在這個長條形伸出物的兩端之外還有2個小的圓形的東西，和長條成一直線。這3個客體一定都是由星系的核拋出去的。1967年，又發(fā)現(xiàn)在該星系核的另一邊，和上述三個拋出物正相反的方向，還有一個小的拋出物，并且在延長線上有六七個星系。這些星系有可能也是由M 87的核所拋出的物質(zhì)形成的。拋出很大的一塊或幾塊物質(zhì)，這是星系核活動的一種形式。
星系核活動的另一種形式，是朝沿短軸方向拋射物質(zhì)。在大熊座里有一個不規(guī)則星系M82(即NGG3034)，過去用混合光(白光)拍照，沒有發(fā)現(xiàn)拋射。到1963年，有人改用單色光拍照，用和中性氫氣體所產(chǎn)生的紅色譜線相同波長的紅光拍照，發(fā)現(xiàn)這個星系的核于150萬年前發(fā)生過一次規(guī)模巨大的爆炸。M82星系核以1000千米/秒的速度沿短軸方向拋出了質(zhì)量等于5.6×106太陽質(zhì)量的物質(zhì)，并發(fā)出磁阻尼輻射，成為一個射電源。類似的爆發(fā)在其他一些星系上面也發(fā)現(xiàn)了，有的比M 82更加厲害。例如飛馬座星系團里光度最大的星系NGG1275，曾經(jīng)發(fā)生過一次比M82還強烈的大爆發(fā)，拋出物質(zhì)的速度超過3000千米/秒。
銀河系的核今天雖然相當平靜，但在演化史上它也曾經(jīng)過核活動厲害的階段。根據(jù)幾方面的觀測資料判斷，銀核于1300萬年前發(fā)生過一次不算大也不算小的爆炸，在100萬年時間內(nèi)拋出不少物質(zhì)。今天，在離銀道面較遠處(高銀緯處)觀測到了好些個氣云，它們的運動速度在100千米/秒左右，有的正離開銀道面，有的正接近銀道面。這些氣云有可能是銀核在那次爆發(fā)中拋出的，有的還在離開核，有的已在落回核。在銀心方向，離銀心約3000秒差距處(離太陽7000秒差距)發(fā)現(xiàn)了一團物質(zhì)，過去人們以為它是銀河系的一條旋臂的一部分，由于從太陽看來它在人馬座方向，因而被稱為人馬臂?，F(xiàn)在人們認為，它不是旋臂，而是于1300萬年前銀核爆發(fā)時拋出的一團物質(zhì)，它正好朝太陽方向走過來，由于速度不大，到現(xiàn)在還沒走到半路。
