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天空中還有多少星星?

2017-03-27 21:02羅小龍
大科技·科學(xué)之謎 2017年1期
關(guān)鍵詞:超新星銀河系星系

羅小龍

夜幕中的點點繁星,亮晶晶地掛在天空上,非常美麗夢幻,這些夜幕中的小精靈曾啟發(fā)了詩人和音樂家,成為了文學(xué)和詩歌創(chuàng)作的浪漫元素。

然而,在我們憧憬著“星辰與大海”時,另外一些人會告訴你一個“毀童年”的事情:星星發(fā)出的光需要幾百萬光年甚至更長時間才到達(dá)地球,我們今天看到的星空,是幾百萬年前宇宙的樣子。換句話說,你看到的星星可能已經(jīng)死了,就像你的夢想一樣。

這無疑又是一碗不得不喝下的心靈“毒雞湯”,許多人也許會感覺到無比的絕望。那么,我們看到的星星真的都只是幻影嗎?

天空中有多少顆星星

星星,一般說的是除太陽和月亮外,晚上在天空中可以看到的一點一點的光亮小點,這些小點實際上是離我們很遠(yuǎn)的星球。所以,如果要弄清楚這個問題,我們有必要弄清楚在宇宙里,人們能觀測到多少顆星球。

銀河系為直徑大概12萬光年的棒旋星系,地球所在的太陽系位于銀盤內(nèi),距離銀河中心2.7萬光年。銀河系中,天文學(xué)家估計大約有多達(dá)4000億顆不同大小和亮度的星球,這些星球一些是超級巨星,如參宿四、參宿七,另外一些是像太陽一樣中等大小的恒星,而在銀河系中,大多數(shù)恒星是昏暗、質(zhì)量小的紅矮星。

當(dāng)我們通過大型的望遠(yuǎn)鏡觀看時,我們可以看到在天空中還有一些模糊的云霧狀星系,它們是位于銀河系之外的河外星系,這些巨大的結(jié)構(gòu)和銀河系類似,同樣有許多星球。在那兒,有螺旋星系,螺旋星系那里有超過一萬億個星球,還有包含超過100萬億個星球的巨型橢圓星系,以及非常多的矮星系。那么,宇宙里有多少個星系呢?

在可觀測到的宇宙中,根據(jù)天文學(xué)家計算,有大概1700億個星系。如果你將我們星系的星球數(shù)量與宇宙里的星系相乘,系外星球的數(shù)量將高達(dá)1024個 。但這還只是一個最低的星球數(shù)量,這些星球位于人類望遠(yuǎn)鏡可觀測的宇宙范圍內(nèi),很有可能宇宙里的星球比這個多得多,只是因為我們無法觀測到,甚至也有可能宇宙是無限延伸的,星球的數(shù)量也是無限的。

雖然系外星球數(shù)量驚人,不過,由于它們都過于遙遠(yuǎn),對于我們普通人來說,用肉眼是沒法觀測到這些穿越時空的“星星”的。那么,我們普通人看到的又是哪些星星呢?

星星大多數(shù)都位于銀河系

夜空中,我們?nèi)庋劭吹降牧辆ЬУ男切嵌嘉挥阢y河系內(nèi)。

這些星星大致可以分為兩類,一種是我們太陽系內(nèi)的行星,肉眼能看見的共有五個,分別是水星、金星、火星、木星和土星,這些行星距離地球很近,比如像火星,離地球最近時,光傳過來的時間只需要3分鐘,所以,我們大可不必關(guān)心這些行星是不是不存在了。

讓人關(guān)心的是另外一類,像太陽一樣的恒星,這些恒星距離地球很遠(yuǎn),以至人類的最長距離單位千米都沒法衡量,得用星際之間的距離單位光年來計算,它們是否還存在呢?

雖然銀河系的直徑達(dá)到了12萬光年,實際上人們裸眼能看到的大多數(shù)星星離地球只有幾百光年遠(yuǎn),甚至更近。當(dāng)然了,還有少數(shù)是成千上萬光年遠(yuǎn)的星星。比如,人裸眼能看到的最遙遠(yuǎn)的星星是仙后座的華蓋三 ,距離地球1.6萬光年。1萬多年聽起來似乎很漫長,但對于一般壽命長達(dá)幾百萬年的恒星來說,1萬多年也不算什么。

然而,僅僅憑距離的遠(yuǎn)近還沒法完全判斷我們看到的星星是否存在,因為一些恒星還可能會突然死亡,爆發(fā)成超新星。

恒星的死亡

一般,恒星的爆炸會經(jīng)歷一些特殊的階段:

擴展成一個紅色的巨人并開始燃燒氦氣;

燒穿其核心中的氦氣并開始融化碳;

燒穿其核心的碳并開始熔化氧和更重的元素,直到硅產(chǎn)生鐵、鎳和鈷;

只有當(dāng)核心完全耗盡可熔材料時,核心才會內(nèi)爆,導(dǎo)致超新星爆炸。

理論上說,這些恒星死亡的“預(yù)兆”有很多,但其實很難通過望遠(yuǎn)鏡,判斷一個星星處于它生命的哪一個階段,以及它什么時候成為超新星。比如像海山二這樣的大質(zhì)量恒星,距離地球大約7500~8000光年,質(zhì)量是太陽的100倍,亮度則是太陽的100萬倍以上,在大約165年前,曾爆發(fā)過?,F(xiàn)在所在的位置仍然很亮,天文學(xué)家猜測它可能已經(jīng)爆炸死亡,或者它可能繼續(xù)在燃燒。在幾百個星星中只有一個類似海山二的大質(zhì)量恒星,足夠大到能突然死亡。其余的恒星要花費數(shù)萬年的時間,才會塌成一個白矮星。

不巧的是,大質(zhì)量的恒星往往異常明亮,所以,在夜空中,當(dāng)我們看到的一些亮晶晶的星星時,更有可能遇到的是大質(zhì)量恒星。那么,它們有多少顆可能已經(jīng)突然死亡,變成了超新星呢?

考慮到人類肉眼的限制,人類能裸眼能看見的恒星距離地球平均距離大概為4000光年遠(yuǎn),在整個夜空中,研究者推測,可能只有25個這樣的超新星候選者,它們已經(jīng)爆發(fā)成超新星的概率更小,大概只有1%~10%。

這樣,我們就可以推算出天空中有多少星星存在了。根據(jù)天文學(xué)家計算,如果南北半球觀察(在地球上一個點,同時只能看到一半的天空,也就只能看到天球上的一半),一個人的裸眼視力正常,周圍觀星環(huán)境理想,比如很黑暗,沒有光污染,沒有云,沒有月亮,人類的眼睛一共可以辨別的星星數(shù)量超過9000顆。所以,除了可能已經(jīng)是超新星的“大個恒星”,夜空中的星星99%以上是存在的。

而如果我們借助望遠(yuǎn)鏡,會看到更多銀河系內(nèi)的星星,比如借助雙筒望遠(yuǎn)鏡,可以看到約9萬~20萬顆星星,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡直徑為3英寸,可以讓我們看到超過500萬顆星,直徑擴大為15英寸,將能看到銀河系中大約3800萬顆星。這時,我們又會遇到多少個死亡星球呢?

研究者認(rèn)為,在銀河系中,一般望遠(yuǎn)鏡看到的都是距離地球大概4萬光年的星星,這些星星大概有200~400億顆,也許只有幾十萬個星星是死星,換句話說,一百萬個星星中只有一個是死星。

所以,無論是裸眼看夜空也好,借助望遠(yuǎn)鏡看銀河系內(nèi)的星星也好,我們看到的漂亮的星星,它們基本上沒有消失,依然掛在天上,就像它們曾經(jīng)陪伴人類度過的美好時光一樣,在未來,它們還將陪伴著人類走過更長的時光。

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