为了进一步了解这颗卫星的来历,前苏联著名的天体物理研究者克萨耶夫对它进行了深入的研究。他说:“其中两个最大片的残骸直径约为30米,人们可以假定这艘太空船至少长60米,宽30米;从残骸上看,它外面有一些小型圆顶,装设望远镜,碟形天线以供通信之用,此外,它还有舷窗供探视使用。”这位研究者又补充说:“从这艘太空船体积来看,它有好几层,可能有5层。”
前苏联另一位物理学家埃兹赫强调:“经过我们多年搜集到的所有证据显示,那是一艘机件故障的太空船才发生了爆炸。”之后,他还说:“在太空船上还极可能有外星乘员的遗骸。”
前苏联科学家的这一发现使得美国同行也产生了浓厚的兴趣。此时,美国核物理学家及宇航专家斯丹·费德曼说:“如果我们到太空去收回这些残骸,相信我们可以把它们接合起来。”
十分有趣的是,当前苏联要宣布他们发现地外太空飞船残骸的10年前,一位美国天文学家约翰·巴哥贝曾在国内一份著名的科学杂志上发表了一篇文章,文中提到就有10块不明残片像10个小月亮似的围绕地球运行。这位天文学家认为,它们来自一个分裂的庞大母体,而这个不明物体分裂的时间就是1955年12月18日。可见,这篇文章正好与前苏联科学家的研究结果不谋而合,同时巴哥贝也驳斥了炸裂物体的存在只是一种自然现象的可能性。
直到21世纪的曙光降临,我们的科学家还不知道,这颗5万年前被发射升空的人造卫星,它的主人到底是谁?他们发射这颗卫星的目的是什么?但是,事实证明,除来自地球的人造卫星,宇宙中还存在其他人造天体。
12.探索宇宙的有限和无限
宇宙到底是有限还是无限的?到底有没有中心有没有边?到底有没有生老病死有没有年龄?上述这些恐怕是自从有人类的活动以来一直被关心的问题。为了有一个更清晰的答案,让我们先来看看它的组成和结构吧。宇宙中的天体绚丽多彩,太阳系一共有九颗大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除去大行星以外,还有60多颗卫星、为数众多的小行星、难以计数的彗星和流星体等。这些都是离我们地球很近的,最为人们所了解的天体。那么,除了上面我们所提到的这些,浩瀚宇宙空间中还有些什么?
在晴朗的夜晚,人类用肉眼就可以看到天家中有很很多闪闪发亮的星星,他们绝大多数是恒星,恒星就是像太阳一样本身能发光发热的星球。我们银河系内就有1000多亿颗恒星。恒星常常爱好“群居”,有许多是“成双成对”地紧紧靠在一起的,根据一定的规律彼此绕转着,人们把这称作双星。此外,也有些是3、4颗或更多颗恒星聚在一起,称作聚星。
若是有十颗以上,或者是几万颗星聚集在一起,形成一个团星,就称作星团。在银河系中就发现1000多个这样的星团。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。现在已发现了2万多颗变星。某些时候天空中会显现一颗亮度极高的星,并且会在很短的时间内突然增亮几万倍甚至几百万倍,这称作新星。
另外,也有这样一种亮度增加极快的恒星,会突然增亮几千万倍甚至几亿倍,这称作超新星。除了恒星之外,还有一种云雾似的天体,称为星云。星云由极其稀薄的气体和尘埃组成,形状很不规则,如有名的猎户座星云。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?答案是否定的。那里其实充满着很稀薄的星际气体、星际尘埃、宇宙线和很微弱的星际磁场。伴随着科技的高速发展,人类一定能够发现更多的新天体。
现在,银河系和河外星系随着其测距能力的显著提高,人们逐渐在越来越大的尺度上对宇宙的结构建立了立体的观念。这里第一个重要的发展,是认识了银河。它包含两重含义,一是认识了银河的形状,二是知道了河外天体的存在。其实,银河系就是太阳所属的一个巨大的恒星集团,大约包含1011颗恒星。这种恒星集团称作星系。
在银河系中,多数恒星分布呈扁平的盘状。盘的直径是25kpc(千秒差距,1秒差距=3.26光年=3.09亿亿米),厚度约为2kpc。盘的中心有一球状隆起,称作为核球。盘的外部由几条旋臂构成。太阳位于其中一条旋臂上,距离银心约7kpc。银盘上下有球状的延展区,其中恒星分布较稀疏,称作银晕。通常,晕的总质量大约占整体的10%,直径大约是30kpc。我们每天见到的太阳,就它的光度、质量和位置讲,都不过是银河系中很普通的一员。
另外更为重要的是,并不是天穹中所有发光体都是银河系的一部分。假设有一个类似银河系的恒星集团,处于500kpc的距离上(银河自身大小为30kpc)。其表观亮度与2pc远处一颗类似太阳的恒星是一样的。所以,对天穹上的一个光点,必须测量它的距离,才能弄清楚它到底是银河系内的恒星还是银河系外的另一个星系。
其实,天穹上的大部分光点是银河系的恒星,不过也有很大量的发光体是和银河系类似的巨大恒星集团,历史上曾被误认为是星云,我们称作河外星系,现在已知道存在1000亿个以上的星系,著名的仙女星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系。星系的普遍存在,表明它代表宇宙结构中的一个层次,从宇宙演化的角度看,它是比恒星更基本的层次。星系的质量差别很大。银河系的质量约为1011M⊙(太阳质量单位)。在明亮的星系中,这是典型的大小。质量很小的星系太暗,不易看到。小星系的质量可低达106M⊙。星系的典型尺度为几十千秒差距。如果对视星等在23等以内的星系作统计,星系总数在109以上。自20世纪60年代之后,天文学家又找到另外一种在银河系以外如恒星一样呈现为一个光点的天体,不过其实它的光度和质量又与星系一样,我们称作类星体。如今,已经发现的这种天体有上千个。
假设我们把观测的尺度放大一些,那么宇宙可看成由大量星系构成的“介质”,而恒星只是星系内部细致结构的表现。这样,为了了解宇宙结构,需关心星系在空间的分布规律。星系的空间分布不是无规的,它也有成团现象。上千个以上的星系构成的大集团叫星系团。大约只有10%星系属于这种大星系团。大部分星系只结成十几、几十或上百个成员的小团。但能够肯定的是,星系团所代表的是宇宙结构中比星系更大的一个新层次。通常这层次的尺度大小会有数百万秒的差距,它的平均质量一般是整个星系平均质量的100倍。
现在,人们通常会把10Mpc以上的结构称作宇宙的大尺度结构(现在观测到的宇宙的大小是104Mpc)。迄今为止大尺度上的观测事实并不是很准确的。有趣的是,有迹象表明,星系在大尺度上的分布呈泡沫状。即有许多看不到星系的“空洞”区,而星系聚集在空洞的壁上,呈纤维状或片状结构。这一层次的结构称作超星系团。它的一般尺度是几十兆秒差距。如果由演化理论的角度来思考,尺度大到某种程度,就不应该再有结构存在。
那么,这个分析是不是符合客观事实,以及这尺度多大,都是很关键的,并需要有大尺度观测来回答的问题。今天对宇宙在50Mpc以上是否还有显著的结构现象存在,可以说正是人们热烈争论中的焦点。总而言之,如果把星系看成宇宙物质的基本单元,那么星系的分布状况就是宇宙结构的表现。分析一下,直到50Mpc的尺度为止,星系的分布表现出有层次的结构。以上这些观点,就是我们对宇宙面貌的基本认识。
13.神秘宇宙“黑洞”的真面目
黑洞
通常长期的持续观测,天文学家们发现,在宇宙中有一些引力很大却又无法看到任何天体的区域。通常,这种奇异天文现象有以下三个主要特征:
1.这些区域有极强的磁场和引力,不断吞噬很多的星际物质,某些物质在它周围运行轨迹也会同时发生变化,从而形成圆形的气体尘埃环;2.它们有极大的能量,能够发出很强的各类射线辐射;3.因为它强大的引力作用,光线在它周围就会发生弯曲变化。
就是这样,通过观测到的大量间接征兆能够证实它的存在,却不管怎样也无法直接看到它。于是一些天文学家想象的认为它是一种恒星塌缩后,质量、密度非常大的暗天体,美国的物理学家惠勒为它取了一个很有意思的名字——“黑洞”。
在今天这个宇航时代里,世界各国都已拥有各种先进的天文观测设备,比如大口径配有极灵敏接受器的光学望远镜,大型射电天文望远镜,突破了地球大气层包围的哈勃空间望远镜等。现在的天文观测,已经逐渐触及到距地球100亿光年以外的遥远天体,从河外星系到宇宙尘埃都能一览无余,甚至像几万公里外一支小蜡烛那么微弱的光也能观测到,而唯独对“黑洞”却无能为力,确有些不合逻辑。若它真是一种质量、密度极大,磁场、引力很强的“天体”,为何到现在都看不到它的真实面目呢?
原因非常简单,“黑洞”并非是真正的实体星球,而只是宇宙天体运动时产生的各种“磁场漩涡”现象,它的能量、射线辐射主要都是由磁场力作用产生的,因为它的构成物质密度非常稀薄,光线发射极其微弱,因此根本没有办法在远距离用光学仪器观测到它的形状,如果根据它的形态和性质来说,它倒的确可以说一个“黑暗磁场漩涡洞”。
我们假设“黑洞”是一种物质构成密度很大的“天体”,那么,在“黑洞”和物质密度相对较小的宇宙空间两者应该是有分界面的。根据光的反射、折射原理,当光投在两种物质的分界面时会有反射和折射现象的,这一点已经从宇宙中所有不发光天体都能够反光得到证实,无一例外。因此,从“黑洞”无法反射光线这一点说明“黑洞”尽管也有极强的吸引力,可是它的物质构成密度很稀薄,根本达不到反射光线的程度(并不是光线因为被它吸引不能脱离而不能反射)。