○蘭從古
在晴朗無(wú)月的夜晚,抬頭仰望浩瀚無(wú)垠的星空,感到十分震撼的同時(shí),心中會(huì)產(chǎn)生無(wú)限遐想。這時(shí),如果定睛觀察每顆閃爍的星星,會(huì)覺(jué)得大小和顏色都差不多,于是便認(rèn)為所有的星星都是一樣的。其實(shí),它們的類型、特征和年齡,各有千秋。要了解其中的恒星,從一個(gè)個(gè)具有特定含義的簡(jiǎn)潔名稱上,便可略知一二。
“主序”是主導(dǎo)秩序的簡(jiǎn)稱,那么主序星就是主導(dǎo)基本秩序保持穩(wěn)定正常的恒星,這個(gè)秩序是指恒星有條不紊地進(jìn)行核反應(yīng)和持續(xù)平穩(wěn)地輸出光和熱。據(jù)此,就不難理解這是一種核反應(yīng)和能量釋放穩(wěn)定、正常的恒星。
恒星的前世是宇宙中的云氣或塵埃,后來(lái),在外界影響下不斷凝聚,慢慢演變成恒星后,內(nèi)部的氫燃料發(fā)生核反應(yīng),在生成氦氣的同時(shí),放出大量的光和熱。這時(shí),它既不再收縮,也不膨脹,一直表現(xiàn)得平和、穩(wěn)定,被稱為主序星再恰當(dāng)不過(guò)了。
主序星階段在恒星一生中最長(zhǎng),相當(dāng)于人的青壯年時(shí)期。不過(guò),不同質(zhì)量的恒星,這種鼎盛期的長(zhǎng)短相差懸殊。科學(xué)家測(cè)算,質(zhì)量為5 個(gè)太陽(yáng)的恒星,主序星壽命為7000 萬(wàn)年;而質(zhì)量為太陽(yáng)1/5 的恒星,相應(yīng)壽命竟長(zhǎng)達(dá)1 萬(wàn)億年之久!
我們頭頂?shù)哪禽喖t日,正是一顆主序星,但在50 億年后,它的主序星階段將結(jié)束,內(nèi)部核反應(yīng)會(huì)變得十分微弱,隨之步入老年階段。
恒星內(nèi)部的氫燃料快耗盡時(shí),就以驚人速度膨脹,好比人年老發(fā)福。同時(shí),它表面溫度下降,就像灰燼發(fā)著紅光,整個(gè)看起來(lái),如同一只不斷充氣的巨型紅色氣球。
再過(guò)50 億年后,我們的太陽(yáng)也會(huì)變成紅巨星。那時(shí)候,地球會(huì)被碩大的紅色太陽(yáng)所吞沒(méi),蕓蕓眾生在劫難逃。不過(guò),在遙遠(yuǎn)的未來(lái),科技水平發(fā)展到極高程度,早已成“精”的人類,將安全移居其他星球。
可疑問(wèn)來(lái)了:恒星到了老年,隨著核反應(yīng)變?nèi)?,?nèi)部供熱開(kāi)始減少,溫度就會(huì)降下來(lái),那么,根據(jù)熱脹冷縮原理,它應(yīng)當(dāng)收縮變小,怎么反而會(huì)膨脹呢?原來(lái),恒星在正常核反應(yīng)時(shí),受熱膨脹的外層,被以燃料為主的核心緊緊吸引著,保持相對(duì)平衡;當(dāng)燃料耗盡時(shí),核心對(duì)外層的吸引力消失,而內(nèi)部的溫度依舊很高,所以就向外膨脹。
如果說(shuō)紅巨星是恒星家族中的大個(gè)子,那么白矮星就是小不點(diǎn),它大小相當(dāng)于地球,但體重不輕,有的比太陽(yáng)還重,并且發(fā)出明亮的白光。近距離觀看,它就像一輪明月掛在天空。人們最先發(fā)現(xiàn)的白矮星,是8.6 光年之外的天狼星B。如果從它身上取下米粒大小的一塊,會(huì)發(fā)現(xiàn)特別沉,用一輛大卡車才能拖動(dòng)。
白矮星的前身是紅巨星。紅巨星進(jìn)入晚年,氫燃料徹底耗盡,核反應(yīng)停止,便隨著冷卻急速收縮,但表面殘存的溫度仍然很高,于是便發(fā)出白色光焰。
太陽(yáng)將來(lái)成為白矮星后,體積將收縮成地球大小。而且,由于它在紅巨星階段,猛烈膨脹和能量爆發(fā),外層物質(zhì)散失很多,演變成白矮星時(shí),質(zhì)量將減少一半。于是,根據(jù)萬(wàn)有引力理論,它對(duì)周圍行星的引力也隨之減半,則地球受到的束縛減弱,會(huì)被甩出軌道很遠(yuǎn),這無(wú)疑是可怕的天文災(zāi)難!
褐矮星表面為暗褐色,質(zhì)量介于最小恒星與最大行星之間,內(nèi)部不足以形成恒星那樣的核心,更談不上發(fā)生核反應(yīng),所以被稱為“失敗的恒星”。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),褐矮星有近似恒星的密度和溫度,但卻不能像恒星那樣發(fā)光;它與太陽(yáng)一樣位于星系中心,四周圍繞著數(shù)顆行星,但又是不折不扣的氣態(tài)行星。可以說(shuō),它是介于恒星和行星之間的特殊存在。
有人認(rèn)為,褐矮星中心擁有少量易燃氘核燃料。因此,它早期如同普通恒星,內(nèi)部發(fā)生核反應(yīng),看起來(lái)是個(gè)熾熱的大火球;可是,燃料很快耗盡,核反應(yīng)停止,它變暗變冷,但質(zhì)量未減;偶然間,它以足夠的引力俘獲到一組行星,圍繞自己運(yùn)行。
人們推測(cè),分布在茫茫宇宙的褐矮星,數(shù)量可能接近恒星。但因?yàn)樗鼈儾话l(fā)光,不易觀測(cè)到,目前只找到3000 多顆。它們有的表面會(huì)出現(xiàn)類似于木星上的風(fēng)暴,這有可能是天然氣和水汽在流動(dòng);有的上面呈現(xiàn)出極光,說(shuō)明它擁有磁場(chǎng)。這些情況與地球相似,從而為人類尋找宇宙生命和宜居星球增強(qiáng)了信心。
顧名思義,中子星由中子構(gòu)成。眾所周知,把物質(zhì)往開(kāi)分,分到一個(gè)叫原子的微粒時(shí),很難再分了,這說(shuō)明原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元。殊不知,在原子中心,還有帶正電和不帶電的更小微粒,分別叫質(zhì)子和中子,它們緊緊抱成一團(tuán)。而外圍是帶負(fù)電的叫電子的微粒,在圍繞質(zhì)子和中子飛速旋轉(zhuǎn),類似于八大行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行。
科研發(fā)現(xiàn),質(zhì)量為太陽(yáng)1.4 倍~3 倍的恒星,會(huì)經(jīng)由紅巨星轉(zhuǎn)化成中子星。在轉(zhuǎn)化時(shí),內(nèi)縮力大得出奇,以至于把原子壓碎,電子也被強(qiáng)壓進(jìn)質(zhì)子與中子之間,并與質(zhì)子發(fā)生中和,變成中子,中子星由此形成。
本來(lái),原子內(nèi)部幾乎是空的。如果把原子看成一座100 層的大廈,則質(zhì)子和中子只有電梯的一個(gè)按鈕那么大,而電子只是樓內(nèi)漂浮著的一?;覊m。然而,形成后的中子星,原子的原有空間被中子填滿,所以中子星密度大得驚人。如果從它上面取下一?;ㄉ状蟮囊粔K,將重達(dá)1 億~10億噸。這相當(dāng)于把整個(gè)地球壓縮到一間屋子里。
晴朗的夜晚,滿天的星星熠熠生輝,將深邃的夜空裝點(diǎn)得格外美麗。也許有人認(rèn)為,凡恒星都會(huì)發(fā)光,其實(shí)不然,有些恒星不發(fā)光,只輻射我們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的紅外線,它們叫紅外星。
紅外線雖然看不見(jiàn),但能攜帶熱量,并且越強(qiáng)帶的熱越多。一切物體無(wú)論溫度高低,都會(huì)釋放紅外線,連冰雪也不例外。不過(guò),物體溫度越高,輻射紅外線越強(qiáng)。我們坐在火爐旁感覺(jué)熱乎乎的,正是受到爐子紅外線輻射的緣故。紅外星表面溫度高低不一,有的高達(dá)4000 ℃,有的竟只有幾十?dāng)z氏度。因此,它可能不會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光,但少不了釋放紅外線。
恒星誕生過(guò)程中,雖然溫度逐漸升高,但還不足以產(chǎn)生核反應(yīng),因而只能發(fā)出紅外線;相反,即將死亡的老年恒星,核燃料耗盡,處在冷卻過(guò)程之中,也只能發(fā)出紅外線。這兩種情況,如同還未燒紅又轉(zhuǎn)向冷卻的鐵塊,不發(fā)亮只發(fā)熱,也就是釋放紅外線。
變星,是指亮度不斷變化的天體。茫茫星海,會(huì)突然出現(xiàn)一顆明亮的星星,之后亮度會(huì)增加幾萬(wàn)倍,一躍成為夜空中璀璨的明星,后來(lái)又逐漸變暗,以至完全消失,這就是所謂的變星。
原來(lái),有的恒星在運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)被大型天體或厚厚的宇宙塵埃暫時(shí)遮擋,類似于日食一樣,造成星光時(shí)有時(shí)無(wú),忽亮忽暗;有的恒星在衰退過(guò)程中,顯得極不穩(wěn)定,內(nèi)部能量會(huì)一次又一次向外猛烈爆發(fā),間斷地發(fā)出大面積的亮光;還有的恒星亮度像人的脈搏,呈周期性變化,原因是星體有節(jié)奏地膨脹和收縮,膨大時(shí)顯得明亮,縮小時(shí)暗淡。
有一顆造父變星,能幫人測(cè)出它到地球的距離,被稱為“量天尺”。原來(lái),造父變星的亮度與光變周期之比,是個(gè)定值。據(jù)此,只要測(cè)出它的光變周期,就可算出其實(shí)際亮度;接著,再與我們觀測(cè)到的亮度相減,就可得出光線傳播的衰減值;最后,運(yùn)用傳播距離與亮度衰減量的比值(已知常數(shù)),即可馬上算出造父變星到我們的距離。