书城科普宇宙神秘现象未解之谜全集
14756500000022

第22章 天体之谜(5)

然而灯塔的光只能从窗口射出来,是不是说脉冲星也只能从某个“窗口”射出来呢?正是这样,脉冲星就是中子星,而中子星与其他星体(如太阳)发光不一样,太阳表面到处发亮,中子星则只有两个相对着的小区域才有辐射出来,其他地方辐射是跑不出来的。也就是说,中子星表面只有两个亮斑,别处都是暗的。这是什么原因呢?原来,中子星本身存在着极大的磁场,强磁场把辐射封闭起来,使中子星辐射只能沿着磁轴方向,从两个磁极区出来,这两个磁极区就是中子星的“窗口”。

中子星的辐射从两个“窗口”出来后,在空中传播,形成两个圆锥形的辐射束。若地球刚好在这束辐射的方向上,我们就能接收到辐射,且每转一圈,这束辐射就扫过地球一次,也就形成我们接收到的有规则的脉冲信号。

灯塔模型是现在最为流行的脉冲星模型。另一种磁场震荡模型还没有被普遍接受。

脉冲星是高速自转的中子星,但并不是所有的中子星都是脉冲星。因为当中子星的辐射束不扫过地球时,我们就接收不到脉冲信号,此时中子星就不表现为脉冲星了。

太阳会消失吗

导言:万物生长靠太阳,太阳是人类生命的源泉。没有太阳就不会有人类,这是人类的共识。科学家说太阳还能照耀50亿年。50亿年之后呢?如果没有太阳,人类还会存在吗?难道太阳熄灭就是人类的末日吗?其实那完全取决人类的生存智慧。

太阳

太阳,每天赐给我们光明,并且从很远的地方给我们送来温暖。因为有了它,地球才充满生机。没有太阳也就没有我们的生命。

太阳是银河系里离我们最近的恒星,这颗最近的恒星相距我们1.5亿千米,这样长的距离,如果是时速1400千米的超音速飞机,也要连续飞12年才能到达;如果乘坐时速200千米的高速列车,需要花86年时间,也就是说,一个婴儿坐上这趟列车的话,到达太阳时也只能安度晚年了;如果是步行,即使日夜兼程,也要走上4000年。光速是很快的,每秒即30万千米,可以绕地球七周半,但是光从太阳那里照射到地球也需要8分19秒。

虽然太阳是如此的遥远,对地球这颗行星来说却是近远适中的;如果近若金星,表面温度灼热惊人,海洋都会蒸发得滴水不剩;如果远如冥王星,只是一片冻僵的世界,无论如何也不可能成为现在的地球,不可能有生命的出现,不可能有生机盎然的世界。

地球每分钟在每平方厘米的土地上能得到太阳输送的8.4焦耳的热量,对整个地球来说,每分钟太阳放出相当于燃烧四亿吨煤的热量。而这么多的热量,仅仅是地球表面得到的,它只占太阳辐射出的总能量的二十二亿分之一,即使是这样,这些热量也比世界的发电量高出好几万倍。在盛夏季节,炽热的太阳还是令人望而生畏,人们会想方设法来避暑。

奥地利物理学家斯特凡总结出辐射和温度的关系,从而得知太阳表面温度达5500摄氏度,太阳中心可高达1500万摄氏度,真令人难以想象。英国天文学家金斯是这样说明高温的惊人程度的:如果在太阳中心取别针大小的一块放在地球上来,那么站在地球150千米远的人都不能幸免于难,他会被烧死。

这样炽热的天体简直像团燃烧的火球,然而是什么东西可以旷日持久地燃烧达50亿年呢?据科学家推测,太阳寿命约100亿年,现在正处于中年时期,也就是说太阳光耀地照射了50亿年,并还将一如既往地照耀50亿年。

太阳有没有伴星

导言:自从科学家通过先计算后观测的方法发现海王星之后,也想用这种方法去发现太阳的附近有没有新的星球,因为唯有如此,天文学中的一些矛盾现象才可以得到合理的解释。到底有没有?能不能发现呢?太阳伴星是人们假设出来的一颗红矮星或棕矮星,距离太阳50000至100000个天文单位,并以复仇女神的名字来命名。

太阳可能存在伴星的理论最先由Richard A.Muller提出,因他发现地球上出现大灭绝的时间是有周期性的,他提出每隔约2600万年有一次,去试图解释大灭绝的周期性。

该伴星推断其公转周期为2600万年,在经过奥尔特云带时,干扰了彗星的轨道,使数以百万计的彗星进入内太阳系,从而增加了与地球发生碰撞的机会。

现在,尚未有证据证明太阳存在伴星,也使得地球的周期性大灭绝原因受争论。

Matese和Whitman则指出,周期性大灭绝的原因并不一定是太阳存在伴星,并提出可能是因为太阳系在银河系平面上下摆动,并会摄动奥尔特云,其影响与伴星存在的假设相似,但其上下摆动周期仍有待观测。

在天文学上,一般把围绕一个公共重心互相作环绕运动的两颗恒星称为物理双星;把看起来靠得很近,实际上相距很远、互为独立(不作互相绕转运动)的两颗恒星称为光学双星。光学双星没有什么研究意义。物理双星是唯一能直接求得质量的恒星,是恒星世界中很普遍的现象。一般认为,双星和聚星(三至十多颗恒星组成的恒星系统)占恒星总数的一半多。太阳作为一颗较典型的恒星,它是否也有自己的伴侣——伴星呢?或者说,它是否也属于一种比较特殊的物理双星呢?近几年来,这是科学家非常关心的问题,这个问题是因地球上物种灭绝问题而被提起来的。

天文学家曾有过太阳具有伴星的想法是很自然的事。当人们发现天王星和海王星的运行轨道与理论计算值不符合时,曾设想在外层空间可能另有一个天体的引力在干扰天王星和海王星的运动。这个天体可能是一颗未知的大行星,也可能是太阳系的另一颗恒星——太阳伴星。

为了解释美国那两位古生物学家的发现,1984年,美国物理学家穆勒和他的同事共同提出了太阳存在着一颗伴星的假说。与此同时,另外的两位天体物理学者维特密利和杰克逊也独立地提出了几乎完全相同的假说。

穆勒在和他的同事们讨论生物周期性灭绝的问题时说:“银河系中一半以上的恒星都属于双星系统。如果太阳也属于双星,那么我们就可以很容易解决这个问题了。我们可以说,由于太阳伴星的轨道周期性地和小行星带相交,引起流星雨袭击地球。”他的同事哈特灵机一动,说:“为什么太阳不能是双星呢?同时,假设太阳的伴星轨道与彗星云相交岂不是更合理一些?”于是,他们在当天就写出了论文的草稿。他们用希腊神话中“复仇女神”的名字,把这颗推想出来的太阳伴星称为“复仇星”。

前面所提到的彗星云一般称为“奥尔特云”,它是以荷兰天文学家奥尔特的名字命名的绕日运行的一团太阳系碎片,奥尔特曾认为它距离太阳15万天文单位(日地平均距离),可能是一个“彗星储库”,其中至少有一千亿颗彗星。由于太阳伴星在彗星云附近经过,使彗星运动轨道发生变化,因此引起彗星撞向地球,结果引起了生存条件的变化。穆勒说,这种彗星雨可能持续一百万年。这一观点与某些古生物学家设想物种灭绝并不是那么突如其来的意见是一致的。

人们考虑到,如果太阳有伴星的话,在几千年中似乎却没有人发现过,想必它是既遥远又暗淡的天体,而且体积不大。这是很有可能的情况。因为在1982—1983年,天文学家利用红外干涉测量法,测知离太阳最近的几颗恒星都有小伴星,这种小伴星的质量仅相当于太阳质量的1/15~1/10。此外,在某些双星中,确实还有比这更小的伴星存在着。

生物灭绝和行星碰撞有关

导言:关于地球生物大灭绝,有太多的推测和假设,那么天文学家和生物学家联袂提出的这个生物灭绝和行星碰撞有关的说法是不是历史的真实呢?这只好由未来科学去判断了。随着现代考古学的进展和放射性同位素测定年代的技术应用于考古学,人们发现,在过去的6亿年中,地球上至少发生过五次大的和几次小的生物灭绝。譬如,其中主要的有6亿年前的寒武纪灭绝,导致三叶虫类从地球上消失;2.48亿年前二叠纪发生的一场最大的生物灭绝,约有90%以上的海洋生物绝种;大约在6500万年前的白垩纪,地球上的庞然大物恐龙以及70%的动植物种灭绝了。

引起这种大规模物种灭绝的原因是什么呢?有些科学家指出,这是由于地壳板块的漂移,形成大地震和造山运动,新的大陆和海洋出现,引起生物环境的变迁,物种因此而发生大规模灭绝。这个理论的问题在于,大陆板块漂移是较慢的,而且是不间断的,为什么物种大规模灭绝带有突发性,即似乎是“一下子”就被毁灭了呢?1977年,美国地理学家阿瓦兹与他的父亲——诺贝尔物理学奖获得者路易斯,提出了恐龙灭绝与白垩纪末期的陨石雨有关的假说,其中提到可能有一颗小行星碰撞地球导致恐龙灭绝。

1984年,美国的两位古生物学者,对地球上物种灭绝情况作了统计分析研究,结果发现,在过去的2.5亿年中,生物灭绝似乎有一定的规律:约每隔2600万年出现一次灭绝高峰期。如此准确的周期性意味着什么呢?人们根据古生物学者推算出的生物灾难期,对地面大陨石坑形成年代进行了考察,发现在生物灾难期间形成的陨石坑比其他年份多得多。有的天文学家认为,这可能是由于彗星周期性地轰击地球而引起的。因为,在银河系平面中,宇宙尘埃比较密集,当太阳带领太阳系全体成员经过此平面时,宇宙尘埃就会扰动彗星云,引起彗星轰击地球,导致生物的大规模灭绝。

“复仇星”在哪里

导言:太阳的伴星——人们姑且将之命名为“复仇星”,已引起了科学家认真热烈的讨论,从理论方面说,太阳应该有一个伴星,遗憾的是到现在我们也没发现它。是人类现今的技术手段还不能发现它,还是根本就没有这颗星呢?人们正想尽办法寻求答案。自从太阳伴星——“复仇星”的假说公诸报端,科学家们开展了认真热烈的讨论。人们根据开普勒定律推算,若其轨道周期为2600万年,那么轨道的半长轴应该是地球轨道半长轴的88000倍,约1.4光年,即太阳伴星距太阳比任何已知恒星要近得多。

1985年,美国学者德尔斯莫在假设“复仇星”确实存在的前提下,用一种新方法算出了这颗星的轨道。他首先对最近2000万年左右脱离奥尔特云的那些彗星进行统计、调查,对126颗这样的彗星及其运动作了统计研究,断言他的统计可靠性达95%。他确定,大多数这类彗星都作反方向运动,即几乎与太阳系所有行星运动的方向相反。根据这些彗星的冲力方向算出,在不到2000万年以前,奥尔特云从某一其他天体接受到一种引力冲量。他认为,这是由一个以每秒0.2或0.3千米速度缓慢运行的天体引起的,复仇星是一种令人满意的解释。

德尔斯莫根据动力学算出,“复仇星”的轨道应该与黄道几乎垂直,它目前应该接近其远日点(距太阳最远的点),而它的方向应该是离开黄极5度左右。

美国学者托贝特等,计算了“复仇星”可能的轨道因星系“潮汐”——即太阳系以外的物质引力影响而产生的轨道变化。考虑到这颗星可以运行到离太阳很远的地方,很容易受到别的天体引力的影响。托贝特说,即使它原先的轨道很稳定,也不可能在太阳系存在以来的46亿年中,轨道一直保持不变。许多研究者同意这样的看法:这颗轨道周期为6600万年的伴星的预期寿命至多为10亿年。这就意味着,它可能是在太阳形成之后很久才被太阳“俘获”的,或者就像有的科学家指出的那样:在“复仇星”刚形成时,它和太阳之间的联系要比现在紧密,其周期约为100万至500万年,后来由于其他天体的引力“牵引”而外移到现在的轨道,这种外移最终会导致它脱离太阳的引力影响。

为了寻找“复仇星”,穆勒等人用大型天文望远镜拍摄了大约五千张北半球暗星的照片。他计划每隔一段时期拍摄一次,从而比较一下哪些暗星存在较大的“自行”,它们就是“复仇星”的候选者了。如果他们在北半球找不出这样的星体,他们还将探查南半球天空。一般认为,太阳伴星应属于一种较小的恒星——红矮星。可是,目前人们还没有南半球天空的红矮星表,观测上存在着很多的困难。穆勒说:“如果他们找到了一颗近似的星体,接下来事情就好办了。”一旦从大海里捞出了这枚针,要证明这确实是那枚针就不难了。

针对太阳系的现状,有一些天文学者认为,太阳伴星由于某种原因未能形成,而形成了八大行星及其卫星、小行星和彗星等等。美国天体物理学家韦米尔和梅梯斯的研究认为,尚未发现的太阳第十颗大行星(经常写做X行星)可能是引起周期性彗星雨—生物大规模灭绝的原因。