全世界学生最爱问的300个天文问题

宇宙探秘：“上知天文下知地理”的人真的存在吗？

我们生活的星球是什么样的太阳为什么那么耀眼，为什么我们不能上太阳上居住还有银河系到底有多大，我们人类将何去何从太多太多的疑问需要我们去了解，去探索本书从这千万个疑问中，精心挑选出300个当今學生最关心的、最需要掌握的天文问题合理分章，编辑成册希望能给广大青少年朋友以帮助，帮助他们了解这广袤无垠的宇宙

《全卋界学生爱问的300个天文问题》共分5部分，分别是浩渺无垠的宇宙、银河系和河外星系、太阳大家庭、探天仪器和探天活动、有趣的天文知識并分门别类地加以介绍。本书的内容力求浅显易懂注重普遍性，既注意介绍基础知识又注重反映最新的科技发展成果和应用。全書文字表述生动活泼串文插图力求造型准确、细腻逼真，以满足学生们的阅读心理

前言浩渺无垠的宇宙(上)宇宙起源于一次大爆炸吗宇宙是由什么组成的宇宙有限而无边是怎么回事什么是宇宙射电什么是宇宙线什么是“3K宇宙背景辐射”什么是星云什么是新星什么是白矮星忝狼星是人类最早发现的白矮星吗什么是超新星什么是红外星什么是脉冲星什么是中子星浩渺无垠的宇宙(下)什么是双星什么是星团黑洞是什么样的天体什么是类星体什么是星系团和超星系团最近的星系真的还有别的“太阳系”吗宇宙中别的星星上有人吗星际空间是真空吗恒煋也“有生有死”吗“通古斯”是怎么回事外太空究竟有多远宇宙的未来结局是怎样的银河系及河外星系(上)银河系知多少银河系的结构是怎样的银河和银河系是一回事吗什么是河外星系人类是怎样发现河外星系的为什么把河外星系称为“宇宙岛”离我们最近的河外星系是哪┅个已发现的最远的河外星系有多远恒星的亮度是怎么衡量的为什么有些恒星的亮度会变化密度最大的恒星都有哪些质量最大的恒星叫什麼最早发现的脉动变星是鲸鱼座O吗周期最短的脉动变星是造父变星吗为什么把造父变星称作“量天尺”爆发变星是怎么回事银河系内最亮嘚超新星是什么星猎户座是能被我们肉眼看到的唯一星云吗银河系中最稀落的地方在哪里星际空间有分子吗肉眼能看到的最近的星系是什麼星系肉眼能见到的最远的天体是仙女星云吗银河系及河外星系(下)质量最大的星系是什么星系最强的射电星系是什么星系爆发能量最大的煋系是什么星系最遥远的类星体是什么星体最早发现的类星体是3C48还是3C273类星体3C273结构是怎样变化的第一个双核星系是什么时候发现的最密的星系团在哪里最近和最远的星系团各是什么最巨大的星系系统在哪里温度最高和最低的恒星各是什么星自转速度最大和最小的恒星各是什么煋视向速度最大的恒星是什么星磁场强度最大的恒星是什么星最大的星座是长蛇座吗新星爆发为什么如此可怕脉冲星为什么能发出脉冲信號恒星是由什么组成的恒星是怎样分类的空中有多少颗恒星恒星有行星吗星系核是怎样活动的太阳系大家庭(上)太阳系是怎样形成的太阳系囿多大太阳系大家庭里有哪些成员为什么说太阳是一颗普通的恒星为什么太阳会发光发热太阳有多热太阳能有多少怎样测定太阳的温度太陽风是怎么回事什么是太阳黑子日斑是什么什么是日冕太阳系中还有第九颗大行星吗太阳系中哪些行星有自己的卫星怎么知道太阳系不处於银河系的中心地球是怎样绕太阳公转的地球绕轴自转是怎么回事为什么我们感觉不到地球在运动地球的自转为什么不是匀速的行星自转嘚情况是怎样的距离地球最近的是什么星座地球上的日期是怎样计算的为什么地球表面不像月球那样奇冷奇热月亮为什么会发生圆缺变化朤亮为什么老是以同一面朝着地球为什么月亮上有那么多环形山月球是从地球上分裂出去的吗月球上曾经有过人类吗月球上有没有活火山朤球上有空气和水吗月球上有“海洋”和“陆地”吗月亮是在逐渐远离地球吗什么是月掩星为什么会发生日食和月食为什么日食和月食不昰每月都发生月到中秋分外明吗什么原因导致金星表面温度特别高为什么火星上会出现“大风暴”火星上有生命吗为什么火星看上去是红銫的火星上有运河吗为什么说海王星是在数学家的笔尖下发现的冥王星究竟算不算太阳系的大行星含铁比例最高的行星是水星吗水星是年朂短、日最长的行星吗水星是昼夜温差最大的行星吗为什么水星难得一见太阳系大家庭(下)全天最亮的星星是金星吗为什么说金星是最像地浗的行星金星是自转最慢的行星吗火星上为什么刮“尘暴”木星是最大的行星吗木星上的“太红斑”究竟是什么为什么说木星最像恒星木衛3是最大的卫星吗木星和天王星也有光环吗为什么说土星是最美丽动人的行星密度最小的行星是土星吗围绕土星的光环是什么天王星是肉眼可见的最暗的行星吗为什么说天王星是自转最奇特的行星最遥远的行星是冥王星吗冥王星上最冷吗各个行星有多大为什么所有的行星看起来都不一样行星是怎样绕太阳转的行星是否会撞在一起人类最早发现的小行星是谷神星吗灶神星是最亮的小行星吗为什么说谷神星是小荇星中的“老大”最小的小行星是阿多尼斯吗织女星旁有行星系统吗离地球最近的小行星是赖·夏洛姆星吗最远的小行星是“柯瓦尔”天體吗跑到主环外的小行星有哪些“陨冰”是怎么回事第一块陨石来自月球吗公转最快和最慢的卫星各是什么星发现小行星最多的人是谁小荇星也有卫星吗小行星是怎样命名的什么是彗星哈雷彗星是怎样发现的密度最小的“星”是彗星吗彗星是遵循什么样的轨道运行的彗星寿命有多长彗星是一个“脏雪球”吗天空中历时最长的彗星发生在哪一年人类最早预言的周期彗星是哈雷彗星吗彗星的“故乡”在哪里人类觀测到的彗星尾巴最多有几条最亮的彗星是什么时候出现的比拉彗星最后瓦解为流星雨了吗卫星最多的行星是木星还是土星探天仪器及探忝活动(上)天文台的观测室为什么要建造成圆顶结构天文台为什么大多设在山上为什么在海底也能建造“天文台”最早的星表和星图出自我國吗为什么天文学家要用望远镜观测星空望远镜为什么越做越大第一架天文望远镜是什么样子最大的折射望远镜是哪国制造的第一架反射朢远镜是谁制造的最大的反射望远镜是哪个国家的最大的太阳望远镜是美国制造的吗第一个发现宇宙射电的人是谁什么是射电望远镜最早使用的射电望远镜是由谁制造的最大的射电望远镜是由火山改造的吗人类发明了哪些航天器最早的火箭是我国制造的吗第一颗人造地球卫煋是前苏联发射的吗最亮的人造卫星是什么卫星寿命最长的人造卫星是什么卫星怎么知道人造卫星在按预定的轨道运行卫星可以从飞机上發射入轨吗人造卫星是怎样返回地面的绳系卫星有什么用途气象卫星是怎样工作的什么是光子火箭探天仪器及探天活动(下)什么是空天飞机什么是航天遥感技术为什么要把哈勃望远镜送入太空为什么要建造空间太阳能发电站航天器为什么要在太空中进行对接为什么许多航天器偠像陀螺那样旋转航天器在太空中怎样实施了首次对接航天飞机是如何像飞机那样飞回来的在太空中如何修理出了故障的航天器国际空间站是怎样建立的人类最早对哪颗行星进行探测发给“宇宙人”的第一份电报是什么样的什么是“阿波罗”登月计划人类是怎样首次登上月浗的第一位进入太空的人是谁“水手”4号成功拜访火星了吗航天员为什么用跳跃方式在月面上行走人类为什么要开发月球为什么要在月球仩建立永久基地为什么人类要多次探测火星人类探测火星的活动历程是怎样的“卡西尼号”怎样进行跨世纪土星观测为什么发射火箭要沿著地球自转方向为什么火箭发射采用倒数计时火箭没有机翼靠什么改变方向有趣的天文知识(上)为什么星星会眨眼天空为什么是蓝色的银河系里有多少颗星云为什么会飘浮在空中最早升起太阳的地方是哪里为什么把太空称为人类的第四环境北极星是不动的吗怎样寻找北极星为什么没有南极星为什么在南极和北极半年是白天半年是夜晚星座是怎么命名的星云是怎样分类的“星震”是怎么回事流星是怎样形成的流煋究竟是什么为什么下半夜看到的流星比上半夜多为什么会下陨星雨著名流星雨有哪些研究陨星和陨星坑的目的是什么如何知道一块石头昰不是陨星巴林杰陨石坑是怎么回事为什么卫星可以预报地震为什么在南极地区有那么多陨星陨冰是怎么回事用眼睛直接观察日食会受到傷害吗怎样科学观察日食天文学上为什么要用光年来计算距离彗星与太阳相撞的后果怎样彗星会撞上地球吗彗星为什么会撞上木星一颗彗煋怎么会有几条尾巴彗星预示灾难吗太阳会死亡吗星系会互相吞并吗为什么许多科学实验只能在太空中完成地球上的生命来自天外吗有趣嘚天文知识(下)月亮为什么不会掉下来地球自转1周正好是1天吗阴历和阳历是怎样来的月球上的1“天”有多长八大行星排成“十字连星”会引起灾难吗超新星爆发会影响到地球吗宇宙中的星球会相撞吗恒星真的不动吗星星为什么有不同的颜色离我们最近的恒星是哪颗“地球名片”是怎么回事什么是“地球之音”UFO是什么“飞碟”果真是天外来客吗太空垃圾会不会威胁航天活动怎样才能飞出地球人造卫星会掉下来吗朂大的火流星是哪一年发生的最大的陨星坑在哪里是我国最先发现卫星的吗唯一的天然“同步卫星”是哪颗最长的日食时间有多长时间第┅个按星座给恒星取名的人是谁人类进行动物太空实验结果怎么样最早环球飞行的动物是什么动物什么样的人可以当航天员人在太空中身體为什么会长高航天员在太空中是如何生活的航天员是如何从座舱进入太空的为什么航天员要穿航天服在月面逗留时间最长的宇航员是谁呔空中为什么会发生失重现象太空中为什么会发生超重现象地球那边的人是不是头朝下脚朝上为什么航天员进行舱外活动前要吸纯氧宇宙輻射对航天员有什么危害从太空中看到的地球是什么样子

我们形容一个人知识渊博，常常说他“上知天文下知地理”，这里所说的“上知天文”即指对天文知识的掌握

我们生活在自然界中，昼夜交替四季循环，首先接触到的就是天文现象明亮的太阳，皎洁的月亮閃烁的繁星，壮观的天象……这些都向我们提出这样那样的疑问：我们生活的星球是什么样的，太阳为什么那么耀眼为什么我们不能仩太阳上居住，月亮上有没有水土星为什么有道美丽异常的光环，而别的星球没有还有银河系到底有多大，宇宙里究竟有多少个这么夶的银河系宇宙飞船能不能飞出银河系，我们的宇宙的将来会变成什么样我们人类将何去何从？太多太多的疑问需要我们去了解去探索。

不可否认我们人类虽然很早以前就对我们所处的世界发出这样那样的疑问，也曾努力进行了不懈的探索取得了一定的成绩，望遠镜的问世使我们的视野更开阔月球的成功登陆圆了我们人类“嫦娥奔月”的千年梦想，宇宙飞船的巡天之旅更是让我们对我们的家园囿了更深刻更全面的认识但天外有天，我们对这浩渺的宇宙知道得还是太少太少

本书从这千万个疑问中，精心挑选出300个当今学生最关惢的、最需要掌握的天文问题采取一问一答的形式，合理分章编辑成册，希望能给广大青少年朋友以帮助帮助他们了解这广袤无垠嘚宇宙。本书的内容力求浅显易懂注重普遍性，既注意介绍基础知识又注重反映最新的科技发展成果和应用。全书文字表述生动活泼串文插图力求造型准确、细腻逼真，以满足学生们的阅读心理

本书共分5部分，分别是浩渺无垠的宇宙、银河系和河外星系、太阳大家庭、探天仪器和探天活动、有趣的天文知识并分门别类地加以介绍。由于时间仓促和资料有限再加上视野所限，书中定会有些许不足の处在此敬请读者给以理解；对于书中不对不妥之处，也请读者给以批评和指正

宇宙起源于一次大爆炸吗

大爆炸宇宙论是现代宇宙学Φ最著名、影响也最大的一种学说。

大爆炸宇宙论把宇宙200亿年的演化过程分为3个阶段第一个阶段是宇宙的极早期。那时爆发刚刚开始不玖宇宙处于一种极高温、高密的状态，温度高达100亿℃以上在这种条件下，不要说没有生命存在就连地球、月亮、太阳以及所有天体吔都不存在，甚至没有任何化学元素存在宇宙间只有中子、质子、电子、光子、中微子等一些基本粒子形态的物质。宇宙处在这个阶段嘚时间特别短短到以秒来计。

随着整个宇宙体系不断膨胀温度很快下降。当温度降到10亿℃左右时宇宙就进入了第二个阶段，化学元素就是这个时候开始形成的在这一阶段，温度进一步下降到100万℃这时，早期形成化学元素的过程就结束了宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核，光辐射依然很强也依然没有星体存在。第二阶段大约经历了数千年

当温度降到几千摄氏度时，進入第三个阶段200亿年来的宇宙史以这个阶段的时间最长，至今我们仍生活在这一阶段中由于温度的降低，辐射也逐步减弱宇宙间充滿了气态物质，这些气体逐渐凝聚成星云再进一步形成各种各样的恒星系统，成为我们今天所看到的五彩缤纷的星空世界

我们居住的哋球是太阳系的一颗大行星。太阳系一共有8颗大行星：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，还有60哆颗卫星、为数众多的小行星、难以计数的彗星和流星体等它们都离我们地球较近，是人们了解得较多的天体那么，除了这些以外汒茫宇宙空间还有一些什么呢?

夜晚，我们用肉眼可以看到许多闪闪发光的星星它们绝大多数是恒星，恒星就是像太阳一样本身能发光的煋球我们银河系就有1000多亿颗恒星。

在恒星世界中还有一些亮度会发生变化的星——变星它们有的变化很有规律，有的没有什么规律現在已发现了2万多颗变星。有时候天空中会突然出现一颗很亮的星，在两三天内会突然变亮几万倍甚至几百万倍，我们称它们为新星还有一种亮度增加得更厉害的恒星，会突然变亮几千万倍甚至几亿倍这就是超新星。

除了恒星之外还有一种云雾似的天体，称为星雲这种星云由极其稀薄的气体和尘埃组成，形状很不规则我们称它们为银河星云，如有名的猎户座星云极大部分星云，实际上并不昰云它们是一些同我们银河系一样的星系，只因为离我们太远了所以看上去像云雾般的形状，我们称它们为河外星系现在已发现1000亿個以上的星系，著名的仙女座星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系更多的星系聚集在一起，则构成了星系团20世纪60年代以来，天文学家还找到一种在银河系之外的像恒星一样的天体但它的光度和质量又与星系一样，我们叫它类星体现在也已发现了数千个这種天体。

在没有恒星又没有星云的广阔的星际空间里还有些什么呢?是绝对的真空吗?当然不是。那里充满着非常稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙线和极其微弱的星际磁场随着科学技术的发展，人们必定可以发现越来越多的新天体

宇宙有限而无边是怎么回事

我们的宇宙實在已经够大，远远超出我们的想象但如果我们把宇宙定义成物理上可以理解的时间和空间的总和，它却并非无限大天文观测表明，煋系和星系之间都在彼此远离而且距离越远，分离速度越快这一现象，很像我们用力吹一个表面带花点的气球气球越吹越大时，上媔的花点也彼此越离越开现代天文学研究揭示出，我们的宇宙就很像这样一个正在膨胀之中的气球既然在膨胀，反推回去就应该在遥遠的过去(至少100亿年以上)缩成一点所以，宇宙很可能诞生于一次超级规模的“大爆炸”而从一个“点”中产生。虽然我们还不能确知宇宙究竟包含多少物质但它无论在时间和空间上都肯定不是无限的。

但是这样一个有限的宇宙我们却永远找不到它的尽头在哪里，怎么悝解这种奇怪的现象呢?还是借助那个膨胀的气球吧假如我们变成一种没有厚度的二维扁虫（注意：在二维扁虫的眼中只有前后左右，而沒有上下）那么我们在球面上无论怎么爬，都找不到哪儿是尽头对于这样一个扁虫来说，气球面就是有限而无边的东西现在回到立體世界来，由于宇宙物质的引力作用爱因斯坦的广义相对论已经证明，我们的三维立体世界在宇宙尺度上也是和气球面一样是弯曲的囸因为时空的弯曲，如果我们有机会在宇宙中航行也一样会遇到永远走不到尽头的现象，这就是“宇宙无边”最基本的涵义

宇宙射电，顾名思义就是从宇宙中的天体上发射出的无线电波

无线电波具有一些光波没有的特点，这在探索宇宙奥秘中有特殊的用处一是它的波长比可见光要长100万倍左右，因而一些宇宙尘埃对光波说来是个庞然大物，可以将光波挡住；而对无线电波来说却不算太大，无线电波可以轻而易举地绕过这些宇宙尘埃继续传播无线电波的另一个特点是，任何物体不管它的温度多低只要在绝对零度(-273℃)以上就能发射無线电波。而物体要能发出光波则必须达到很高的温度，如果物体的温度低于2000℃就“看不见”了在广阔的宇宙空间，有许多温度很低嘚物体我们虽然看不见它们，但它们都能发射无线电波我们就可以通过收集、观测这些无线电波来研究它们。此外很多天体上由于發生一些特殊的天体现象，能发射大量的无线电波有的“射电星系”能发射比我们的银河系强1000万倍的无线电波，使我们能在远离100亿光年嘚距离上发现它而用目前最大的光学望远镜，无论如何是找不到它的

宇宙线与从天体传来的可见光线不同，是一种人眼看不见的射线

在进入地球大气层以前，这些宇宙线称为原始宇宙线它们是由各种元素的原子核构成的粒子流，其中主要是氢原子核约占87％；其次昰氦原子核，约占12％；此外还有氧、氮、铁、钴、镍、碳、锂、钡、硼等元素的原子核，甚至还有人探测到含量极少的铀原子核

原始宇宙线粒子，它的能量平均比光子大得多它的速度和光的速度相接近。它们从四面八方闯到地球上来在地球大气边缘每平方厘米的面積上，每秒钟大约穿过1个原始宇宙线粒子

原始宇宙线粒子闯进地球大气以后，与空气分子中的原子核相碰撞产生电子、正电子、光子、介子、超子等基本粒子，失去了很多能量这就变成为次级宇宙线。

什么是“3K宇宙背景辐射”

1964年美国贝尔电话公司年轻的工程师——彭齐亚斯和威尔逊，在调试他们那巨大的喇叭形天线时出乎意料地接收到一种无线电干扰噪声。在天空中的任何方向上都能接收到这种噪声各个方向上信号的强度都一样，而且历时数月而无变化

难道是仪器本身有毛病吗?或者是栖息在天线上的鸽子引起的?他们把天线拆開重新组装，依然接收到那种无法解释的噪声

这种噪声的波长在微波波段，对应于有效温度为3.5K的黑体辐射出的电磁波他们分析后认为，这种噪声肯定不是来自人造卫星也不可能来自太阳、银河系或某个河外星系射电源，因为在转动天线时噪声强度始终不变。

后来經过进一步测量和计算，得出辐射温度是2.7K一般称之为3K宇宙微波背景辐射。这一发现使许多从事大爆炸宇宙论研究的科学家们获得极大嘚鼓舞。他们认为150亿～200亿年前宇宙大爆炸后，我们的宇宙从最初的高温状态膨胀到现在已经很冷了，根据计算大爆炸后的残余辐射量很小，相应的温度大约是6K而彭齐亚斯和威尔逊等人的观测结果竟与理论预言的温度如此接近，正是对大爆炸宇宙论的一个非常有力的支持!这是继1929年哈勃发现星系谱线红移之后的又一重大的天文发现

很早以前，人们就在望远镜里发现一些会发光的像云雾一样的天体把咜叫做星云。

星云可以分为2大类：①河外星云②河内星云。虽说都叫做星云可是它们的本质却是完全不同的。

河外星云就是在银河系外面的星云更准确应该叫河外星系。它们看上去是小小一个斑点实际上却和我们的银河系一样，是由几亿、几百亿甚至几千亿颗恒星組成的一个巨大的恒星系统它们离我们非常遥远，现在已经观测到的河外星云的总数已有数十亿个可是肉眼能够看到的只有大、小麦哲伦星云和仙女座星云。仙女座星云离我们约220万光年如果我们是在那里的某一颗恒星的行星上，用望远镜看银河系银河系也成为一个尛小的、发光的斑点了。

真正意义上的星云应该是在银河系范围内的星云它们是由极其稀薄的气体和尘埃所组成的。

河内的星云又可分荿弥漫星云和行星状星云

弥漫星云的形状很不规则，一般没有明显的边界它的体积虽然很大，可是密度却极小

行星状星云是一种很囿趣的天体，中间有一个温度高达几万摄氏度的恒星周围是一个发亮的圆环。这可能是许多年前恒星在一次爆发时抛出的气体壳层

新煋并不是新诞生的星星，它本来就是一颗恒星只是太暗而看不到。所谓新星就是恒星的突然爆发即恒星的外围结构以爆炸的方式向外拋射物质，使恒星迅速变亮好像天空中诞生了一颗新的星。

新星爆发时恒星一下子膨胀了几千倍，亮度突然增加9个星等以上当光度達到极大时，膨胀着的气壳以500～2000千米／秒的速度离开恒星当气壳向外抛射、逐渐散开并消失时，新星亮度便逐渐减弱经过几个月甚至幾年后才恢复到原来的亮度。天文学家通过比较发现新星在爆发前和爆发后的亮度基本上一致。新星爆发后一般只损失整个恒星质量嘚0.01％~0.1％。由此可见新星既不是新诞生的恒星，也不是恒星的末日

爆发不只一次的新星称为再发新星，已发现的这种新星数量并不多目前已知的再发新星仅约10颗。近年有理论认为新星属于密近双星，即非常接近并互相绕转的一对星在它们的演化过程中，其中一颗星變成体积庞大、密度较低和颜色发红的红巨星另一颗星演变成体积小、密度大、温度较低的热矮星。在引力作用下温度较高的红巨星氣体流向热矮星，被热矮星吸引过来的物质很不稳定集聚的热量一旦达到引起热核反应的温度，便发生热核爆炸热矮星成了新星。从現代天文学的角度来说发现新星已不是什么了不起的事了，因为单单我们自己的这个银河系内一年中有时会发现好几十颗新星。

白矮煋并不是某一颗星的名字而是某一类星的名字。就像我们人在一生中被分为少年、中年、老年几个阶段一样天文学家把恒星的一生也汾为早年、中年和晚年三个阶段，而白矮星就属于晚年恒星这一阶段中的一类

别看白矮星已经到了老年，同样两颗白矮星的年龄可以相差几亿年这是由于恒星寿命的长短差别造成的。比如说有的恒星寿命在几十亿年以上，而有的只能“活”几千万年因此，同样两颗巳3000万岁的恒星如果一颗的寿命是几十亿年，那么它还算是相当年轻的；可是对于寿命是几千万年的恒星来讲它既然已有3000万岁，那么它離“死亡”之期就不远了

白矮星的“白”与“矮”两个字就是这种恒星的最好写照。白说明它的温度高。太阳的表面温度约有6000℃但皛矮星的表面温度比太阳还要高，约有1万℃发出白颜色的光。矮说明它的个儿小，也就是体积小一般的白矮星体积同地球不相上下，还不到太阳体积的1/100万

天狼星是人类最早发现的白矮星吗

冬季的东南方天空，我们能看到一颗全天最亮的恒星名字叫天狼星。在它旁邊有一颗眼睛看不见的小星星围着它旋转这颗小星星被叫做天狼伴星，它就是人们在1862年最先发现的一颗白矮星别看它和我们地球差不哆大小，密度可大得惊大它身上像黄豆大小的一块东西，就足足有1000多千克!

目前像这样个儿小、体重又大的白矮星已经发现了1000多颗。其實在我们银河系里白矮星绝不止这么些，只是由于它们个子小不容易被发现罢了。

据我国史书记载北宋年间，人们在天空中发现一顆客星在白天都能看见，这种情况持续了23天经科学研究证明，所谓客星是1054年发生的一次超新星爆发。著名天文学家奥尔特确认位於金牛座的蟹状星云就是这次超新星爆发后的抛出物，并称之为超新星遗迹1969年，天文学家根据蟹状星云发出的α射线和β射线辐射，在其中心部分发现了一颗脉冲星而脉冲星正是理论预言的一种致密、高速自转的天体——中子星，这一连串发现引起科学界的极大关注

根據恒星演化理论，当一颗恒星演化到最后阶段它的核心部分的核能源已消耗殆尽，这时恒星将发生塌缩并由此引起恒星大爆炸，抛出夶量物质形成一个高速向外膨胀的气壳。恒星塌缩后原来的恒星不复存在，而形成一个致密天体由于原来恒星质量大小不同，会形荿黑洞、中子星或白矮星因此，1054年的超新星爆发与现代恒星演化理论完全一致它是人类观测到的一次恒星毁灭的全过程。超新星爆发時恒星亮度会增强几千万倍甚至上亿倍。

多少世纪以来人们都已经习惯了用肉眼或者用肉眼通过望远镜来看星星。用科学的语言说僦是用可见光来观测天体。这是由于我们人类的眼睛只能直接看到可见光波，对于其他的电磁波我们只能用仪器间接去探测了。

如果┅颗天体它的温度低到4000℃以下，那么它发出的光线将是又红又暗。这好比一块铁刚开始烧时，它不发亮只发热；温度逐渐上升，僦越来越红；温度再升高就变亮变白，白中还发蓝光当它重新冷下来，又渐渐变红最后失去亮光。一些正在诞生的恒星或衰老到赽死亡的恒星，就像铁块刚加热和重新冷却的过程那样它们发出暗淡的红光或大量的红外线。它们躲在宇宙的深处几乎不发出可见光波，这些星星就叫红外星

还有一些星星，它们被厚厚的星际尘埃和云雾包围着使原来又热又亮的星星变得又红又暗。有的尘埃甚至完铨挡住了星星的可见光并从被它们包围住的星星里吸收热量，自己重新放出红外线像这些带着尘埃外壳的星星，也被称为红外星

可惜，地球上保护着我们生命的大气层却成了天文学家进行天文研究的障碍。大气层吸收了大量的红外线为观测这些红外星，人们只好紦仪器用飞机、气球、火箭或者人造卫星送到大气层外去观测

1967年秋天，英国剑桥大学天文学系年轻的女研究生贝尔和她的老师休伊什教授在天文观测时发现了一种奇特的无线电脉冲信号。信号的脉冲周期极短只有1.337秒，而且周期非常稳定其准确性超过了当时地球上的任何钟表。这个无线电脉冲源在天球上的运动和其他恒星一样也是东升西落，由此可以推断出它在太空中的位置是恒定的

随后天文学镓在天空的各个方向发现了一个又一个脉冲源，那么这究竟是一种什么样的天体呢?这么快而又稳定的周期不可能是由天体相互绕转产生嘚，也不会来自天体自身周期性的膨胀与收缩因此，唯一的可能是与天体的自转有关然而，如果是这样的话这是一种一秒钟就要旋轉一周或更快的天体，那么它的体积一定不会很大否则，它必然会在离心力的作用下很快瓦解而且这种天体的无线电辐射一定要有很強的方向性，这样才会随天体的转动形成脉冲很可能在这种天体上有很强的磁场……噢!原来是它，天文学家们恍然大悟想起了30多年前悝论上预言的中子星。也就是说这是一种快速自转的中子星，也叫脉冲星

我们知道，物质通常是由各种原子构成的而原子又是由原孓核和绕其运动的电子组成。原子核是非常致密的由带正电的质子和不带电的中子紧密结合而成。1932年英国物理学家查德威克发现中子鉯后，前苏联物理学家朗道就大胆地预言了宇宙中可能存在一种星球是直接由中子组成的。30多年后天文学家发现了脉冲星，并确认它僦是中子星从而证实了这一天才的预言。

中子星是一种非常致密的天体它自身的万有引力可将相当于1个太阳质量的物质压缩在半径仅僅为10千米的球体内。也就是说一匙中子星的质量差不多相当于地球上一座大山的质量。那么这样一种奇特的天体是如何形成的呢?一般認为，在大质量恒星的“晚年”会有一次可怕的超新星爆发，原来星球中的大部分物质被抛射到宇宙空间剩下的物质急剧收缩，在星體内部产生了极大等容收缩期压力比大小把原子的外层电子挤到原子核内，核内的质子与电子结合形成异常紧密的中子结构物质。如此说来中子星原来是小得可怜的、密集的、没有生气的星体残骸。

如果用天文望远镜观察星空你会发现天空中有许许多多成双成对的恒星，它们彼此的位置靠得很近显得十分“亲密”。我们把这种位置靠得很近的两颗恒星称为双星可以说，天上的恒星也喜欢成对结夥“单身族”并不占优势。当然同样是双星，情况也各不相同有的是一颗恒星绕另一颗恒星运动，依靠万有引力相互维系这叫物悝双星；有的双星则仅仅是投影关系，看起来靠得很近实际上相距甚远，没有物理联系可谓“貌合神离”，这叫光学双星

我们通常所说的双星指的是物理双星。对于不同的物理双星来说它们两颗子星之间的距离差别也可以很大。比如有一种“密近双星”两颗子星彼此靠得非常近，可算是恒星世界的“铁哥们”它们之间可以发生一些复杂的相互作用过程，产生潮汐影响甚至会出现气体物质从一個子星流向另一个子星的现象。

夜空里有许多著名的双星比如，天狼星、南门二、南河三、北河二、心宿二、角宿一等都是双星其中忝狼星又属目视双星，也就是通过天文望远镜才能看到它们的双星关系绕天狼星运动的伴星是一颗白矮星。“角宿一”则属分光双星即只有通过分析光谱线变化才能确知它们是双星，而用望远镜目视观测是分辨不出来的

通常，天文学家把恒星数少于10颗的星群称作聚星而恒星数超过10颗并且具有物理联系的星群就称为星团，它们都是通过万有引力而吸引在一起的

星团内的恒星数目悬殊不等，可能有几┿、几百乃至几十万甚至上百万颗。根据星团所包含的星数、形状及其在银河系中的分布位置又分成疏散星团、球状星团2大类。

顾名思义疏散星团的星数较少，一般有几十到上千颗形状大多很不规则，形成结构松散的星际“联盟”星龄比较年轻。疏散星团的另一個特点是它们多数集中分布在银道面的附近由此也叫银河星团。

球状星团由成千上万甚至几十万颗恒星组成，外貌呈球形是一个名副其实的大“星球”。它的中心部分恒星非常密集甚至用天文望远镜都难以将单个恒星分辨出来。球状星团里大多是些年老的恒星它們在广袤深寂的宇宙中已度过近100亿年的漫长时光。球状星团的空间分布比较弥散主要散布在巨大的银晕之中。

几十年以前科学家们根據爱因斯坦广义相对论的理论研究，预言了一种叫做“黑洞”的天体顾名思义，黑洞可能是一个看起来黑洞洞的漩涡状天体那么，黑洞到底是什么样子的呢?

黑洞是一种非常奇怪的天体它的体积很小，而密度却极大每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。假如从黑洞上取來小米粒那样大小一块物质就得用几万艘万吨轮船一齐拖才能拖得动它。如果使太阳变成一个黑洞那么它的半径就得收缩至不到3千米。

因为黑洞的密度大所以它的引力也特别强大。大家都知道由于地球的引力，踢出去的足球还会落到地球上而速度很大的人造卫星，就能够克服地球的引力作用飞到太空去遨游黑洞的情况和地球可就不太一样了，黑洞的引力极其强大黑洞内部所有的物质，包括速喥最快的光都逃脱不掉黑洞的巨大引力不仅如此，它还能把周围的光和其他物质吸引过来黑洞就像一个无底洞，任何东西到了它那儿就不用想再“爬”出来了。给它们命名为“黑洞”是再形象不过了

20世纪50年代，天文学家用射电望远镜进行观测时发现宇宙中存在着夶量的射电源，即发出很强的无线电波的天体但是，用光学望远镜观测时有不少射电源却找不到相对应的光学可见天体。1960年美国天攵学家马修斯和桑德奇利用口径5米的巨型望远镜，发现一个称为“3C48”的射电源对应于一颗16等的暗星其紫外辐射很强，光谱中有一些“莫洺其妙”的发射线2年后，在澳大利亚有人发现另一射电源“3C273”也对应于一颗暗星1963年，旅美荷兰天文学家施密特拍摄了这颗恒星状天体嘚光谱发现其中有4条谱线相互之间的关系很像是氢元素光谱中的4条谱线。这一发现启发了马修斯等人他们重新研究了“3C48”的光谱，证實那些“莫名其妙”的谱线原来也都是由熟悉的元素产生的只是这一天体具有0.367的红移量。人们经过分析研究判定它们不是银河系内的恒星，而是河外天体

对于这种类似恒星而并非恒星的天体，人们称它们为“类星射电源”以后，通过光学观测又发现了一些在照相底爿上具有类似恒星的点状像在它们的光谱中，发射线也有很大红移但不发出射电波，称之为“蓝星体”蓝星体与类星射电源统称为“类星体”。

什么是星系团和超星系团

迄今用大型望远镜所发现的星系总数已超过千亿个有趣的是，这些“庞然大物”在宇宙空间中的汾布并不像是一盘散沙而是进一步聚集成一种规模更大的天体系统，称为星系团而且，星系的这种“群居”习惯比恒星更甚绝大部汾星系(至少85％以上)都是出现在星系团中的。当然这样的“部落”大小不一，包含的星系个数相差极为悬殊小的只有十几个或几十个，吔称为星系群比如我们银河系所在的本星系群。多的可以有几千个甚至上万个成员星系，比如后发星系团像这样的大“部落”一般嘟有一个或几个“首领”——巨椭圆星系，它位于星系团的中央四周聚集着它的“亲信”——椭圆星系或透镜星系，而漩涡星系和不规則星系则散布在更加外围的区域通常，这些星系“部落”在空间分布上也会三五成群形成“群落”，这就是所谓的超星系团了

以前，人们一直认为大麦哲伦星云是离我们最近的星系但是，1975年科学家们发现在与我们银河中心相反着的方向上，有一个很小的星系根據计算，它的距离为55000光年只有大麦哲伦星云的1/3，是目前已知的离我们最近的星系与最近的恒星叫比邻星一样，人们也把它称为“比邻煋系”由于它的光度很暗，肉眼是无法看到的

这个星系的质量很“轻”，还不到100万个太阳质量与我们银河系的质量——1400亿个太阳质量相比，银河系要比它重14万倍恐怕也是最小的星系了。

真的还有别的“太阳系”吗

除我们的太阳之外其他恒星周围是否也存在着行星呢?这是个非常有趣的问题，它直接关系到其他天体上有没有可能存在生命的问题这是因为生命只可能生存在那些围绕恒星旋转，并且具備生存条件的行星上

真正发现太阳系外行星的历史是从1995年开始的，这年的10月两位瑞士天文学家发现“飞马座51号”星周围存在着一颗行煋类天体，它被命名为“飞马51B”3个月后，两位美国天文学家发现“室女座70号”星和“大熊座47号”星周围也存在行星类天体它们分别被稱为“室女70B”和“大熊47B”。从那时起到现在被确认为是太阳系外行星的天体，至少已找到了10颗以上可说是硕果累累。一个非常值得注意的情况是：这些被认为是行星的天体比我们原先想象的要复杂得多，它们有的表面温度比较高有的绕主星的轨道偏心率比较大。可鉯肯定这样的行星上是不可能存在生命的。

具有重要意义的是在离我们太阳系不算远的地方，也存在着类似于我们太阳系这样的“太陽系”因此，我们不难想象光是在银河系中，就可能存在着为数众多的“太阳系”

宇宙中别的星星上有人吗

近代天文学告诉我们，呔阳系不是银河系内唯一的行星系例如，在太阳附近半径为17光年的空间内，共有60颗恒星在它们中间，带有行星系的估计不会少于10颗

凡是行星系都能有人存在吗?不。先决条件是作为行星系中心的天体是个什么样的恒星如果中央星是个时而宁静、时而爆发的变星就不荇，它一发“脾气”不仅行星上的人受不了，就是行星本身也难保不烧化要是中央星是周期膨胀和收缩的变星也不行，忽冷忽热的“呔阳”行星上的生命是难以适应的。表面温度高达1万℃以上的热星也不行它的紫外线辐射太厉害，一切生命都无法生存中央天体如果是相距很近的双星，那更不行天上有两个“太阳”虽然壮观，要是有行星系的话行星的公转轨道不是圆形的，而是一条十分复杂的曲线行星时而接近两个太阳，烤得表面都熔化了；时而又跑到遥远的天边成了酷冷的世界。温度变化范围那么大怎么能住人呢?看来，只有类似太阳那样“稳定”的恒星才具有得天独厚的条件，被它的行星所欢迎天文学家把这种恒星叫做太阳型恒星。

尽管条件这样苛刻限制这样严格，但在银河系中具有合乎住人条件的行星系的太阳型恒星，还是可能有百万个之多其中有些应该存在文明世界，泹这需要人类去验证

夜晚，我们看到天空中闪闪发光的点点繁星很自然会想，在星星之间的宇宙空间里有什么?是一无所有的真空吗?在過去相

当长的时间里天文学家们确认为星星之间是空的，那里没有恒星和气体实际上，星际空间中并不是一无所有的真空而是充斥著大量的气体和尘埃，叫星际物质它们非常稀薄，几乎就是我们地面实验室中的“真空”每立方厘米中仅有十几个原子，然而我们呼吸到的空气每立方厘米中却有多达3000亿亿个原子。星际物质的温度还不到50K其中绝大多数是氢和氦，有微乎其微的尘埃微粒此外在星际涳间里，还发现有几十种不同的有机分子有的还相当复杂，例如有由9个原子甚至11个原子构成的大有机分子

可见，星际空间不是一无所囿的真空而是形形色色、丰富多彩的“大千世界”。

本身能发光发热的天体我们称为恒星。天上的恒星千千万万看上去除了亮度和顏色有些差异之外，好像都一样只是些闪闪发光的星球而已。现代科学发现这许许多多的恒星的物理状态、年龄……是各不相同的。囿的才刚形成处于幼儿时代，有的处于青壮年时期当然也有的星处于风烛残年。恒星的一生是极其漫长的如太阳的寿命就有100亿年。囚类的几千年文明史还不到恒星生命史的1/10000因此，要想观测研究一颗恒星的起源和演化似乎是根本不可能的但是，我们可以通过观察不哃年龄的众多恒星去推测恒星一生经历就好像我们看到树苗、参天大树、种籽以及腐烂的树干等就可推断出“种籽发芽抽技，长成树苗树苗长成参天大树，最后大树衰老死亡变成腐烂的树干”这样一部树木的生命史

由此可见，恒星也是有生有死的不是永恒的。

1908年6月30ㄖ上午7时许在俄国西伯利亚中部通古斯地区，一个比太阳还要耀眼夺目的火球呼啸着从天而降，顷刻之间一声炸雷，震耳欲聋爆炸的巨响传到千里之外，发出的冲击波把方圆100千米内所有房屋的门窗玻璃震坏甚至远在三五百千米之外的人畜，也被突然一击打倒在地2000多平方千米的森林树木轰然倒下，大火使周围成为一片焦土世界上所有的地震仪都记录下一段异乎寻常的曲线。

这是20世纪初也是人類有史以来“亲眼目睹”的最大的一次“爆炸”。

究竟是什么东西在通古斯爆炸了呢?

1958年前苏联科学家对出事地点进行了考察。终于发现该地区土壤中含有铁质陨星尘微粒，其中含有7％～10％的镍而地球上铁矿中的镍含量最高也不会超过3％。后来别的考察队又从当地沼澤灰泥土中发现了一些玻璃陨体、金属颗粒、硅化物颗粒和很小的金刚石颗粒，而这些物质正是彗星或小行星等行星际小天体的典型化学荿分从而证实通古斯事件的“肇事者”可能是某颗彗星的碎片，或者说是一颗小行星它的直径约100米，质量在100万吨以上当它以30千米／秒的速度撞入地球，因与地球大气剧烈作用温度升高到几千摄氏度乃至上万摄氏度而发生爆炸，造成了震惊世界的通古斯事件由于爆炸发生在高空，因而就没有在地面上留下陨星坑

大多数天文学家认为，我们所能看见的宇宙只是整个宇宙的一部分。真正的宇宙要仳我们所看见的大得多。但是究竟有多大呢?是不是永无止境呢?还是在某处有一个尽头呢?如果确实有这样一个界限的话这个界限之外又是什么呢?

天文学家认为，答案可能就在宇宙自身的本性中依据现在的理论，宇宙绕着它自己形成一个曲线也就是说，永远不可能有“宇宙之外”的地方因为无论你怎么走，都还是会绕着这个曲线再回到原处

天文学家认为，宇宙弯曲的弧度很特别不像地球曲线那么简單。既无法在纸上画出来也无法以模型表示出(但是却可以用非常复杂的数字计算出来)。正如我们可以不断地沿着地球表面飞行而永远鈈离开地球表面一样，我们也可以在太空中飞行无限长的时间但是却无法飞出太空之外。

宇宙的未来结局是怎样的

现代天文学告诉我们我们生活在一个膨胀的宇宙中，相隔遥远的星系之间的距离在与时俱增而且相互远离的速度与它们之间的距离成正比。我们的宇宙会詠远膨胀下去吗?会不会有一天膨胀会停止下来呢?我们的宇宙的最终结局会是怎样呢?

广义相对论告诉我们如果宇宙中有足够的物质，那么引力场就会强到使我们的宇宙时空弯曲像个球宇宙膨胀最终会停止下来，而开始收缩我们的宇宙将变成一个坍缩的宇宙。如果宇宙物質总量不够多引力不够强，不足以阻止宇宙继续膨胀下去这时宇宙就是双曲空间而无限延伸。怎么衡量宇宙物质的多少呢?人们用宇宙粅质的平均密度来表示决定宇宙是继续膨胀下去还是最终会停止下来的一个关键性的平均密度值，叫作临界密度它等于4.7×10^-27千克／米³。宇宙物质的平均密度比临界密度大一点我们的宇宙就是封闭的，就是说在遥远的某个时候，膨胀就会终止而开始收缩；相反，如果峩们的宇宙的物质平均密度比临界密度小一点宇宙就是开放的，就是说、宇宙将永远膨胀下去越来越冷寂、越来越空虚。

不过有人認为，我们的宇宙中有许多看不见的天体如黑洞、黑矮星等，此外根据基本粒子理论推测宇宙中还有一些前所未知的基本粒子如引力微子、光微子、轴子等，它们质量虽小数量却很大。如果把这些物质计算进来字宙物质的平均密度就会超过临界密度，因而在遥远嘚将来，我们的宇宙就会停止膨胀在引力作用下收缩起来。究竟如何目前还不能作出肯定的回答。

天文学家用望远镜发现除了我们這条银河之外还有数百万个银河。就我们所知道的银河基本上可分3类。螺旋形的(像我们这座银河)称为漩涡银河距离我们最近的漩涡银河，大约有200万光年

就我们所观察到的，最亮的银河中大约有17％是椭圆银河像是延长的圈圈。这种银河大部分由恒星所组成尘埃或气體似乎很少，甚至根本没有有些银河称为不规则银河，这些银河里有恒星、尘埃和气体距离我们最近的两个银河，便是不规则的银河

也有一些小的银河，叫做小银河最小的一个只有几百光年的宽度，其内只有几千颗恒星在宇宙里，小银河的数量或许比大银河的数量还要多银河与银河之间有几十万光年的距离。银河通常以成群的状态出现每一群都包括10个或10个以上的大星群与小星群。

离我们这座銀河最远的银河目前可以观察到的，大约有数亿亿光年之远有一些银河离我们太远，远得无法想象因此，要问宇宙里究竟有多少个銀河这个答案可能永远是个谜。

银河系的结构主要可分为银盘(包括旋臂)、核球、银晕以及外围的银冕等部分。

银盘是银河系的主体咜的外形呈扁盘状，集中了银河系内的大多数恒星和星云银盘的直径约为8万光年，中间部分较厚厚度约6000多光年，周围逐渐变薄到太陽附近便只剩1/2厚度了。由于巨大的银河系本身也有自转银盘中的亿万颗星球环绕银河系中心浩浩荡荡地作着旋转运动，从银盘中心向外彎曲伸展出4条旋臂看上去犹如急流中的漩涡。

银河系的中央部分是一个恒星分布相当致密的核球直径1.2万~1.5万光年，略呈椭球形状由于夶量的星云和气体尘埃的阻挡，对核球方向的天文观测十分困难所以，人们至今对它知之甚少但可以肯定，核球内的恒星分布是十分密集的

银晕是在银盘外围由稀疏的恒星和星际介质组成的一个巨大包层，它的体积至少是银盘的50多倍但质量却只占银河系的

银冕是20世紀70年代中期才被发现的，属于银河系的最外围它的范围可远及50多万光年以外，比银河系的主体部分要大得多但银冕内基本上没有恒星，全由极稀薄的气体组成所以不易准确地测定它的真正范围。

银河和银河系是一回事吗

银河并不是什么天上的河流而是一个由1000多亿颗恒星密集组成的盘状的恒星系统，而我们太阳系本身就处在这个系统之中我们从太阳系向周围看去，这个恒星系统的盘状部分就呈现为┅条带形天区在这块天区的恒星投影最为密集。而由于距离遥远肉眼未能把密集的恒星分辨出来，便把它看作一条发亮的光带这就昰我们看到的银河。这个庞大的恒星系统也由银河得名称为银河系。所以银河和银河系是两个不同的概念。

如果说银河系是一个巨大嘚“星城”那么宇宙间是否仅此一个“孤城”呢?不是的。在广袤无垠、浩瀚辽阔的宇宙空间还有许许多多像我们银河系一样的“星城”，叫做河外星系简称星系。现在已经观测到的河外星系的总数已有数十亿个它们如同辽阔的宇宙海洋中星罗棋布的岛屿，故也被称為“宇宙岛”

哈勃望远镜拍摄到的河外星系

同银河系一样，河外星系也是由10亿至数千亿颗恒星以及星云和星际物质组成的。星系的形態大体上可以分为3类：①椭圆星系外形呈正圆形或椭圆形，中心亮边缘渐暗。②漩涡星系一般都有一个椭球状的比较明亮的中央核，从核中伸出2条或多条如蚊香般盘旋着的臂称为旋臂。一部分漩涡星系的核心宛如一个棒状物也称棒旋星系。③不规则星系没有明顯的核心和旋臂，外形很不规则看不出旋转的对称性结构。

人类是怎样发现河外星系的

从1885年起人们就在仙女座大星云里陆陆续续地发現了许多新星，从而推断出仙女座星云不是通常一团被动地反射光线的尘埃气体云而一定是由许许多多恒星构成的系统，而且恒星的数目一定极大这样才有可能在它们中间出现那么多的新星。如果假设这些新星最亮时候的亮度和银河系中其他新星的亮度是一样的那么僦可以大致推断出仙女座大星云离我们十分遥远，远远超出了我们已知的银河系的范围但是，由于用这种方法推测出来的距离很不可靠因此也引起了争议。直到1924年美国天文学家哈勃用当时世界上最大的2.5米口径望远镜，在仙女座大星云的边缘找到了被称为“量天尺”的慥父变星利用造父变星的光变周期和光度的对应关系，才定出仙女座星云的准确距离为220万光年证明它确实是远在银河系之外，也像银河系一样是一个巨大而独立的恒星集团。现在人们已经找到了数十亿个这样的恒星集团，并将它们统称为河外星系简称星系。

为什麼把河外星系称为“宇宙岛”

迄今人类所能观测到的宇宙空间里弥散分布着数十亿个星系。每个星系平均由近1000亿颗恒星以及弥漫于星際间的气体和尘埃所组成，每颗恒星都可能是和我们的太阳一样的天体而我们太阳所在的银河系只是那千亿个星系中的普通一员，如同宇宙汪洋中的一个小岛这就是宇宙岛概念的由来。

人类把河外星系视作“宇宙岛”的观念可以追溯到18世纪中叶。康德在《自然通史和忝体论》一书中就曾明确提出“广大无边的宇宙”之中有“数量无限的世界和星系”的概念。并猜想人们观测到的星空中的一些云雾狀天体，可能就是像银河系一样由星群构成的“宇宙岛”只是由于距离太远而不能分辨出单颗的恒星。那么这些云雾状“星云”究竟是茬银河系之内还是之外呢?准确测定它们的距离就成为验证这种理论猜想的关键

直到1924年，美国著名天文学家哈勃通过照相观测发现仙女座大星云中的造父变星，从而较准确地推算出仙女座大星云与我们的距离结果证实它远在银河系之外，是类似我们银河系的恒星系统於是，继地球、太阳之后银河系也失去了在宇宙中的任何特殊的中心地位了。这是20世纪天文学上最重大的发现之一从此，人类的视野超越了银河系的疆界进入更为广阔的空间。

离我们最近的河外星系是哪一个

河外星系也像银河系一样里面有着数以十亿计的恒星。由於它们远在银河系之外所以我们称之为河外星系。

大麦哲伦云位于南天剑鱼和山案两星座的交界处简称大麦云。它相当于12个满月并列茬一起那么长与我们的距离为16万光年，是离我们最近的河外星系

小麦哲伦云是最早被确认为河外星系的近邻星系之一，1912年天文学家利用其中的造父变星作为“量天尺”，测定它的距离为19万光年它位于南天的杜鹃座，简称小麦云看上去长约4°。大小麦哲伦云在空间彼此相距约5.4万光年。

大、小麦哲伦云是已知河外星系中离我们最近的两个可以说就在我们银河系的“家”门口。不仅如此它们还与银河系有着物理上的联系，一起组成一个三重星系

已发现的最远的河外星系有多远

20世纪70年代，人们有了射电望远镜天文观测的视野更加廣阔，可以看到离我们100亿光年远的星系并发现了宇宙中存在着千姿百态、形状各异的星系。它们有的如漩涡有的如棒槌，还有的呈不規则的形状

自从太空望远镜——哈勃望远镜上天之后，它带给我们许多遥远星系的信息1998年10月，哈勃望远镜朝着比以前更远的空间和时間望去发现了有可能存在的120亿光年外的星系。这些星系是在宇宙刚诞生后不久形成的

时光飞逝，进入了20世纪末科学技术的不断进步，使我们拥有了一种叫“亚毫米共用辐射热测定仪阵列”的新型摄像仪它使我们能更加深入地搜索遥远的宇宙空间并拍摄下它们的图像，清晰地分辨出掩藏在宇宙尘埃后面的星系

不久前，在美国夏威夷凯克天文台工作的科学家向世界宣布他们在室女星座方向，距地球140億光年的地方发现了一个极暗的星系，这是人类目前所发现的距地球最远的天体

恒星的亮度是怎么衡量的

晴夜，仰望天空星光闪烁，但亮度各异所谓亮度，就是我们在单位面积上每秒钟所接收的恒星的光能量天文学上则用“视星等”来表示。2000多年前希腊天文学镓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颗恒星定为1等星肉眼刚刚能看见的恒星定为6等星。星越亮星等数越小。

望遠镜发明以后星等系统又推广到更微弱的恒星。以后又补充规定星等相差5等，亮度比为100倍因此，星等数减少1亮度增强=2.512倍。现在用朂大的望远镜经过长时间露光，已可拍摄到暗达23.1等的恒星这相当于3万千米外的一支烛光的亮度。

为适应科学发展的需要星等又推广箌小数和负数，如“织女星”的星等为-0.04“河鼓二”(牛郎星)为0.77，“北极星”为2.3“大角星”为-0.06，“老人星”为-0.73恒星中最亮的是“天狼星”，它的星等为-1.45当然月亮和太阳比它亮得多，满月的星等数为-12.73太阳则相当于-26.74等。

以上说的都是恒星的“视亮度”，是地球上人类感覺到的亮度

为什么有些恒星的亮度会变化

天文学上把亮度会变化的星称为变星。

（1）食变星实际上是互相绕转的双星，当较暗的星转箌前面挡住较亮的星时我们就看到星变暗了；当两颗星互不遮挡时，看上去就变亮了这一类变星的亮度变化是两星交会引起的，恒星夲身的物理状态没有变化这类变星也称为食双星。

（2）脉动变星它们的亮度周期性地发生变化。一般来说光变周期长的变星亮度变囮大，光变周期短的亮度变化小造父变星是脉动变星的一种。天文学家常用它来测定天体的距离

（3）不规则变星。它们的亮度变化完铨没有规律或者规律不十分确定，新星和超新星也属于这一类变星

现在已经知道变星是恒星演化到一定阶段的标志。一般说来当恒煋处于主序星阶段时比较稳定，当恒星演化到主序星阶段之前或之后都会出现不稳定性它的亮度就会发生变化，成为变星

密度最大的恒星都有哪些

1834年，德国天文学家贝塞耳在做恒星位置精密测量时发现天狼星在天穹上的运动比较奇怪，它的路径波浪起伏而不是沿一條直线均匀地移动。当时估计一定还有一颗看不见的伴星在旁边吸引着它。到1862年美国光学家克拉克找到了这颗伴星。根据所测得的半徑和质量计算出它的平均密度竟有175千克/厘米³，比水重10多万倍这类密度大到0.1～10吨/厘米³的恒星叫做“白矮星”。

1967年人们在射电望远镜里耦然地发现了“脉冲星”。后来知道这种脉冲星，就是1932年科学家已预言过的“中子星”中子星几乎是由挤在一起的中子组成的，它的矗径仅有20千米左右而质量却有0.5～2倍太阳那么大。由此可见它的密度约为1亿吨/厘米³以上，比白矮星的密度还要大1亿倍!

根据科学家们的计算还有一类天体，叫做“黑洞”黑洞有大有小，小黑洞的密度比中子星还要大高达180亿吨/厘米³！这简直是无法想象的。

右上是织女星左下是牛郎星

遥远的恒星看得见，摸不着怎么知道它有多“重”呢?最常用的是根据双星的轨道运动来求它们的质量。此外也可以根據其质量和光度的统计关系来推算。我们看到的星星中有许多质量比太阳大，如牛郎星的质量为太阳的1.6倍（即1.6M⊙)织女星为2.4M⊙。

目前已知的质量最大的恒星是HD93256，它的质量为23.8万亿亿亿吨是太阳的120倍。它的引力也要比太阳大120倍如果太阳的质量有HD93250那么大，那么地球绕太陽的转动须得加速到300千米/秒以上，才能不被它吸到肚子里去

最早发现的脉动变星是鲸鱼座O吗

在神奇的恒星世界中，有像太阳那样基本稳萣不变的正常星也有像心脏那样跳动的“脉动变星”。脉动变星的亮度会作规律性的变动早在1596年，天文学家法布里修斯发现鲸鱼座O(刍槁增二)的亮度起伏变化并确认它是一颗变星。这颗星光极大时可亮到1.7等而光极小时只有10等左右，强弱相差2000多倍光变周期在320~370天。这是┅个体积很大的深红色的星表面有效温度在1900～2600K(绝对温度)，直径约为太阳的300倍而平均密度只有太阳的1/100万，比我们地面上的空气还轻1000倍!后來发现它还是个双星的主星，它的伴星也是一个变星

除了会突然爆发、变亮的“超新星”和“新星”外，“刍蘖增二”是最早被发现嘚变星

周期最短的脉动变星是造父变星吗

事实上，脉动变星包含有很多种类型“刍蘖增二”就是一类，这类变星叫“长周期变星”咜的光变周期很长，可达几百天而有一类脉动变星的周期却很短，只有几小时称之为“短周期造父变星”。

为什么它有这个怪名字呢?洇为在1780年前后最早发现的这一类变星是仙王座δ星。在我们中国，它的星名是“造父一”，故后来人们把它们称为“造父变星”

“短周期造父变星”最典型的就是天琴座RR星，它的光变周期只有1.5～12小时一个晚上会变几变。当然它的光变量并不大，一般只1～2星等即2～6倍。目前这类星人们已发现了4000多个

为什么把造父变星称作“量天尺”

仙王座δ星(造父一)是一颗变星，光变周期5.6天现在已发现这类变星将菦1000个，称为“经典造父变星”它们的光变周期大致为1~50天，光变幅度0.1~2等这类恒星的颜色通常呈黄色。

经典造父星的光变周期与它的绝对煋等之间存在着固定不变的关系：即光变周期越长其光度（真亮度）也越大。这称之为“周光关系”它的重要性在于，只要发现经典慥父变星那么该星或该星所在的恒星集团（例如星团、星系）的距离便可准确定出。由于周光关系既简单又精确至今仍是测定银河系內一些星团以及一近距离星系的距离的一种重要方法。所以造父变星被称为天文学家的“量天尺”

“爆发变星”就是一种亮度突然激烈增强的变星，光变的起因是星体本身的爆发超新星是爆发最剧烈的恒星，因为爆发后的恒星大致解体了所以称为“灾变变星”。根据爆发规模和程度爆发变星有下列几种：①新星，光度变化超过9等②再发新星，是新星爆发后经过数年或数十年又发生爆发，甚至多佽爆发光度变化幅度同新星差不多。③矮新星爆发规模较小，一般不超过6等④类新星，它的特点是爆发次数比较频繁

此外，金牛座T型星、耀星也是爆发变星1924年、1940年、1945年，人们曾多次观测到一些又小又暗的恒星在几分钟的短时间里，突然比以前亮6倍左右持续约半小时，又慢慢地恢复到原状当时都未加以重视。直到1948年发现鲸鱼座UV星突然耀变才重视起来。现在已发现400多颗耀星它们的亮度小，約为13等发亮时增加6等左右，是最暗的爆发变星

银河系内最亮的超新星是什么星

在人类有史以来所记录的银河系的超新星中，最亮的要數1054年爆发的金牛座中的那颗超新星了

对这次超新星爆发，我国古书《宋会要》记录得最为完整、详实我们为有这样光辉的古代文化而洎豪。记录告诉我们公元1054年7月4日凌晨4点左右，在金牛座突然发现一颗超新星虽然天已破晓，仍是光芒四射犹如太白金星，甚至白天嘟依稀可见这种情况一直持续了23天。以后虽然逐渐暗下来但在晚上仍可用肉眼看到，如是又持续了1年余(620天)到1056年4月6日才观测不到它。這真是天文史上一大奇观

银河系在近1000年中有超新星爆发记录的还有另外3次，它们是：1006年超新星、1572年超新星(又名第谷超新星)及1604年超新星(又洺开普勒超新星)

猎户座是能被我们肉眼看到的唯一星云吗

在壮丽的猎户星座中央，有一个肉眼看来模糊的斑点它就是著名的猎户座大煋云。宇宙中能用肉眼看到的星云只有这一个其他星云需用望远镜才能看到。该星云离我们约1500光年它是一个巨大的弥漫星云，估计直徑达300光年但只有直径约25光年的一小部分为星光照亮而被我们看到。

星云比恒星要稀薄得多它形状不规则，边界不明显猎户座大星云內每立方厘米大约包含300个原子，而地面上的空气中每立方厘米有1000亿亿个分子比它密3亿亿倍。尽管这样稀薄由于它范围很大，只要受到菦旁炽热恒星的照耀仍然是可见的，称为“亮星云”这个星云的体积约为7000立方光年，包含10⁶⁰个原子总质量相当于1500个太阳。

银河系中最稀落的地方在哪里

银河系由上千亿颗恒星组成在恒星之间，也不是绝对的空虚那里也有物质，包括星际气体、星际尘埃统称为“星際物质”。它的密度非常小平均每立方厘米只有1个原子，重量只有0.克像地球大小的一团星际物质，只有1千克重这种密度是地球上实驗室中远未达到的真空力(目前地球上实验室的真空，相当于32000个原子/厘米³)

星际物质虽然如此稀薄，但如果把分布在整个银河系中的星际物質加起来却又大得惊人，约为太阳质量的140亿倍总共有27.8万亿亿亿亿吨，约占银河系质量的1/10

地球如果没有大气，则太阳的紫外辐射、宇宙间的高能射线将会使一切生灵涂炭因为宇宙射线将击碎各种复杂的有机分子!

在星际空间，极高能量的宇宙射线横冲直撞无阻无挡，所以过去人们总以为那里充其量只有一些电离了的、失去电子的氢原子

然而人们发现星际空间不仅有大量的未电离的氢分子，还有不少囿机分子甚至还组成了分子云。

目前已经知道的有61种不同的分子组成这些分子的是氢、碳、氮、氧、硫、硅、钠等元素。最复杂、最偅的星际分子是一种叫氰基辛四炔的有机物分子量为123。它的分子式为HC₉N其中有9个碳原子、1个氢原子、1个氮原子。

肉眼能看到的最近的星系是什么星系

用肉眼能看到的离我们最近的星系是大麦哲伦星云

公元1519～1522年，葡萄牙航海家麦哲伦进行了人类首次环球航行在他到达南半球时，发现天空有2团亮的星云一个较大，一个较小后来就分别取名为大、小麦哲伦星云。经过观测发现它们实际上都是河外星系。大麦哲伦星云离我们只有16.9万光年

大麦哲伦星云在南天的剑鱼座内，离南天极只有20°，角大小为21°×19°，实际大小只有银河系的1/4质量呮有银河系质量的1/10。大麦哲伦星云属于不规则星系因为它离我们很近，所以是天文学家的“座上宾”它中间有不少变星、星团等天体，因而知道它的年龄只有10亿年左右

由于麦哲伦星云在南天，我国只有在纬度较低的海南岛以南的地区才能看到它

肉眼能见到的最远的忝体是仙女星云吗

如果不借助望远镜，人的眼睛能看到的最远的天体是什么?是仙女座大星云它的目视星等是3.5等。

早先人们测得仙女座夶星云的距离是80万光年，实际上当时的“尺子”刻度不对现在认为实际距离有220万光年。如果化成千米数那就要在2后面加19个零，为2000亿亿芉米与最近的恒星比邻星相比，要远上52万倍也就是说，如果比邻星和我们只相距1米那么，仙女座大星云离我们就有520千米

肉眼能见箌的河外星系是极少的，一共只有3个：大麦哲伦星云、小麦哲伦星云和仙女座大星云生活在北半球上的人，则只能看见这个著名的仙女座大星云

质量最大的星系是什么星系

已知质量最大的星系是M87(NGC4486)，它的质量大约等于27万亿个太阳质量几乎比我们的银河系还重200倍。M87属椭圆煋系为E型，在室女座

同时，这个质量最大的星系也是一个很强的无线电星系它在无线电波段的辐射功率，在天体中也是名列前茅的它的核有异常剧烈的活动。在该星系的西北方向有长串“喷流”从星系核中喷出这种喷流不仅在光学上能见到，并且在无线电波段及X射线波段都已经测量到这每一块物质本身就足以形成一个独立的星系。这种大规模的喷射现象真可称为宇宙中的壮观。

最强的射电星系是什么星系

天体与仅仅发可见光的电灯不一样除了能发出可见光、紫外光、红外光外，还会发出无线电波——射电波、X射线、γ射线等。对于那些能发出很强无线电波的星系，天文上称之为射电星系。

许多射电星系的光并不强可射电却很强。对于这样的星系一般望遠镜是“视而不见”的，只能用射电望远镜——像雷达那样一类的仪器才可发现和研究它们

发现最早(1946年)和射电最强的星系是天鹅座A。它發出的射电功率达10亿亿亿亿千瓦比太阳光的功率大300亿倍。银河系的射电是1000亿亿亿千瓦只有它的1/100万。

天鹅座A距我们有10亿光年的距离大尛约35万光年。奇怪的是它的无线电波“发射台”主要位在远离星系的两端而与星系相合的位置上倒只有一个弱“发射台”。在它的中心用光学望远镜可看到一个形态特殊的星系，20世纪60年代初人们还误认为是两个星系相互碰撞!

爆发能量最大的星系是什么星系

许多星系都囿一个较密集的中心部分——星系核。星系核一般活动性都相当强其中以大熊座(即北斗星座)的NGC3034星系核爆发的景象最为壮观。

NGC3034距我们约1300万咣年它的爆发是星系核爆发中能量最大的。爆发所产生的喷射物以1000千米/秒的高速度一直延伸到离中心14000光年的远处它爆发的能量，单单從红外波段辐射的能量就高达2000亿亿亿亿千瓦/秒而我们的太阳辐射的总能量还不到1000万亿亿千瓦/秒。也就是说NGC3034单就红外波段的辐射就比5000亿個太阳的辐射能量还多，甚至比我们整个银河系所有波段的辐射总量还大得多

我们再从另外的角度来描述这么巨大的能量。假若这个星系核从形成到现在都以这样的规模进行着剧烈的爆发那么它已辐射的能量高达10??56?尔格。这比猛烈的超新星爆发还要强烈几百万倍洏一颗超新星爆发就能放出相当于几十亿亿亿颗氢弹爆炸时所放出的能量。由此可想象出NGC3034爆发的能量是多么巨大!

最遥远的类星体是什么星體

如果把光谱线红移确认为是视向速度造成的而且也承认从观测事实中建立起来的“哈勃定理”：视向速度越大的星系离我们越远，这樣就可认为类星体都是十分遥远的天体因为它的红移值一般都比河外星系大得多。

目前已知红移最大的类星体是PKS据测定，它的红移值楿对应的视向速度竟达0.92°，3C273两个辐射部分的分离正以27.5万千米/秒的速度离我们而去。它与我们的距离在160亿光年左右

物体的速度达到27万千米/秒时，会产生不少难以置信的奇特现象如在这个类星体上，所有的钟将走得很慢(我们的钟走1小时它只走26分钟)，而所有的尺子则会缩短同样的倍数……这就是所谓的“相对论效应”

最早发现的类星体是3C48还是3C273

1960年第一个被研究的类星体是3C48。在照相底片上它同一个16等的恒煋像差不多，比肉眼能看到的最暗的星要暗1万倍1963年，对另一个强射电源3C273的谱线再次分析后天文学家施米特认出了3C273的谱线乃是地球上所熟知的一些元素(氢、氧、氮等)所产生的，只不过是谱线都向红端移动了(天文上称之为谱线红移)

那么，哪一个作为最早发现的类星体是3C48呢?还是后来居前的3C273呢?在光学上的仔细研究，倒是3C48在前但当时未能判断出它作为类星体的一个主要标志——大红移的性质；3C273虽则研究在后，但从它的谱线中却首先揭示出未识谱线乃是大红移的结果从而人们又结识了一类新型天体。在介绍了这段有关发现类星体的有趣历史後在3C48和3C273中到底哪一个算是最早发现的类星体，就请读者给以公正的评定吧

类星体3C273结构是怎样变化的

随着射电天文观测仪器的发展和技術方法的提高，除了测得3C273的无线电辐射流变化外还从年的资料中分析出这个类星体的结构也在变化。这种变化的情况是它的两个辐射部汾在互相分离着假若认为类星体3C273的距离也能像普通星系那样从红移算出的话，那么在上述3年的观测中3C273的这两个辐射成分已分离得很远叻，这样用分离的距离除以分离的时间可算出它们分离的速度这速度竟高达290万千米/秒，是光速的9.6倍像这一类看起来是超光速运动的天體，还有射电星系3C120、类星体3C345等其他7个宇宙射电源它们的一些辐射部分分别以光速的2~9倍的范围内在分离着。

像这种高速的分离在地球实验室中是不允许存在的因此天文学家想了多种办法去解释，问题还在深入讨论之中

第一个双核星系是什么时候发现的

银河系有一个较密集的核。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个较大的椭圆形的核。一般的星系中观测到的核只有1个虽则忝文学家强烈地期待着发现双核的星系，但以前一直未观测到直到1979年4月，由美国、前苏联、前联邦德国、瑞典四国射电天文学家进行了聯合观测才发现了第一个双核星系。经计算这个星系核的总质量为太阳质量的8亿倍，它的直径大于1光年

星系的分布也与恒星分布相姒，有不少是成群成