观察宇宙现象

□ 闻 新 Victor W.

开普勒空间望远镜

人类怎样理解宇宙？

很久以前，我们的祖先是通过肉眼观察遥远星星的方位变化来认知宇宙，世界上最早用科学和数学解释自然的是古希腊人，他们曾用星体的映射关系，测量出地球的尺寸是如此惊人地准确。

随着科技的进步，人类开始通过望远镜观测恒星、行星、彗星和宇宙尘埃等，观测它们的运行轨迹，通过光谱分析来计算它们的速度、能量和距离等。

今天，人类可以通过宇宙飞船、航天飞机、宇宙探测器、卫星来接近宇宙天体，进而更深入地探究它们的本质。如美国航宇局先后将哈勃空间望远镜和开普勒空间望远镜（如图所示）送入太空，使得天文科学家看得更清楚和更遥远。

纵观历史，在人类进入航天活动的50多年里,现代天文学取得的辉煌成绩大大超过了此前几千年悠久的坐地观天所取得的成就。

X射线天文望远镜捕获的星光情景

探索宇宙的仪器?

为了认识和了解宇宙中的不同物质和能量，科学家必须使用不同种类的仪器。例如，为了观察银河系中心的尘埃和气体，必须使用望远镜；为了观察星体放出的X射线，必须使用X射线望远镜；为了观察天体放射出的电磁能量，必须使用可以探测出电磁信号的望远镜。右图是X射线天文望远镜捕获的星光情景。

最近，为了观察太阳系外行星、超新星等现象，我国科学家将在南极附近安装三台有效观测口径50厘米的“巡天望远镜”，三台望远镜选用不同的滤光片，同时观测天体的不同波段。

图中紫色的部分表示暗物质

什么是宇宙的暗物质？

暗物质是一种物质，是一种看不见的物质，所以称它为暗物质。科学家认为宇宙质量的90%是暗物质，见左图。

利用常规仪器，探测暗物质是很困难的，这是因为暗物质不同于其它闪闪发光的星体。暗物质既不会放射出X射线，也不会放出无线电波或其它种类的电磁能量。尽管暗物质不能使用望远镜和其它仪器直接探测，但科学家可以测量到它的引力效应。科学家经常通过探测银河系里的引力，来解释不同星体和物质的存在。

银河系里的黑洞想象图

什么是黑洞？

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是一种天体，它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。由于黑洞中的光无法逃逸，所以人们无法直接观测到黑洞。尽管黑洞和暗物质一样，都是无法直接观测到的，但黑洞不同于暗物质。

科学家已经知道黑洞是怎样形成的。黑洞是由一个燃料燃烧尽的、比我们太阳大的星体。由于恒星的收缩无休止地进行下去，在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，这就是黑洞，见左图。天文学家认为，银河系里有几千万个黑洞。

为什么银河系中央的黑洞不断地吞食小行星？

银河系中央部位有一个黑洞，天文学家称作“人马座A”，距离我们地球约2.6万光年。这个黑洞斑每天都有耀斑出现，每次可以持续长达1小时，并且其亮度可以达到黑洞典型功率的数百倍。天文学家认为这种耀斑可能是吸积盘中小行星不断被黑洞吞噬的结果。在距离这个黑洞1.6亿千米处有一个巨大的“云团”，含有数万亿颗小行星，正围绕人马座A运行。当这些小行星的轨道由于受到黑洞引力的扰动而变得不稳定时，它们就会下落，从而被黑洞的巨大引力撕裂，随后这些撕裂的小行星就会不断地坠入这个黑洞，如左图所示。

脉冲星

什么是脉冲星？

脉冲星，就是变星的一种。脉冲星是在1967年首次被发现的，脉冲星发出一种周期性的电波，形成一种电磁能量。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号，平均每秒闪光2次，所以人们就把它命名为“脉冲星”。

有些科学家认为它是一个大的星体燃烧尽了以后，伴随着强烈的爆炸，形成一些小的残余物质，由于残余物质的尺寸大小不足以形成黑洞，就形成了脉冲星。所以，脉冲星是体积特别小、密度却相当大的星体。

目前，人类已找到了1600多颗脉冲星，并且已得知它们就是高速自转的中子星。尽管脉冲星很小，但它的引力场却很大。天文学家认为，当将死的星球失去能量时，它就会开始塌缩，而在塌缩的过程中，它所包含的所有物质都挤压在一起，密度变得越来越大。随着越来越多的物质向星体的中心移动，星体会越转越快。

下期预告：

下期的题名为“哈勃探测银河系”。主要围绕着哈勃空间望远镜对银河系的探测成就进行介绍，如哈勃空间望远镜组成与结构、哈勃的功劳、银河系的特殊性、宇宙膨胀速度等等问题进行说明与叙述，引导读者更深入了解银河系和宇宙想象给人们带来的问题。