宇宙中天體的層次

宇宙是廣漠空間和其中存在的各種天體及彌漫物質的總稱。宇宙中的天體並沒有十分嚴格的層次劃分,我們僅能以我們所觀測到的宇宙來看宇宙中究竟有些什麼。

有人類居住的地球是一顆行星,它圍繞著太陽周而複始地運動。太陽一共有9顆行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星,它們共同組成了太陽係。太陽係的半徑大約是10萬至15萬天文單位,而9大行星所占空間範圍不過50天文單位。除了水星和金星外其他行星都有衛星,這些衛星類似月球圍繞著各個行星運轉,目前太陽係中行星的衛星總數多於34顆。此外,太陽係中還有小行星、彗星和流星體等,它們數量極多,但體積極小。

太陽係所在的天體係統又叫銀河係。它是一個普通的星係,直徑為2.5萬秒差距,厚約為1000至2000秒差距,其中恒星約占90%,共有一兩千億顆。銀河係中恒星有巨星和矮星之分,它們之間差別很大,如有比太陽亮幾萬倍到幾百萬倍的超巨星,有亮上百倍到1萬倍的巨星、亞巨星,還有和太陽亮度差不多的矮星及比太陽暗的亞矮星。另外有種奇特的天體叫白矮星,這是一種高溫、高密度、強磁場的老年恒星,體積小得和地球差不多大。但若比起中子星來白矮星又是小巫見大巫了。中子星的直徑隻有10千米,主要是由中子構成的恒星,其密度高達每立方厘米1億噸以上。另外,中子星具有強烈的脈衝輻射。銀河係中還有一種亮度會發生變化的星叫變星。變星的種類很多,其中有的亮度變化非常劇烈,兩三天內會亮幾萬、幾十萬甚至幾百萬倍,這種星叫新星,如果亮度突然變亮幾千萬甚至幾億倍那就叫超新星了。銀河係中的恒星一半以上都是成雙成對的,稱為雙星。再多一些星聚集在一起則叫聚星。成千上萬地聚在一起則成為星團,目前發現的星團有1000多個。

銀河係除了大量的恒星外還有些星際物質,主要的就是星雲,它們是由極其稀薄的氣體和塵埃組成,形狀很不規則。

在銀河條之外,還有許多在地球上看來像雲一樣模糊的宇宙島,從大望遠鏡中看去,它們實際上是一些如同銀河係一樣的天體係統,統稱為河外星係。這些星係的外形和結構多種多樣。已髮現的星係有10億個以上。

20世紀60年代發現的類星體也有人把它歸人星係一類,具體如何還需要研究。

星係和恒星一樣也有成團的傾向。有的是兩個結成一對,多的則可能是幾百、幾千個星係聚成一團。一般的星係集團稱為星係團。有時候把成員數目小於100的星係團稱為星係群,如銀河係同麥哲倫星雲、仙女座星係及其他30多個星係構成的集團稱為本星係群。再由若幹個星係團聚集在一起的則構成超星係團,如本星係群和室女星係團等構成的集團稱為本超星係團。

比超星係團更高一級的天體層次是總星係。總星係通常指的就是我們所能觀測到的宇宙,它的尺度是百億光年。

總星係之外還有怎樣的天體係統呢?這是一個很難回答的問題。按照一種等級式宇宙模型的觀點宇宙在結構上是分層次的,如恒星、星係、星係團、超星係團以至更大的集團,而且隨著尺度的變化,集團的性質也在變化。但也有人反對這種觀點。究竟誰是誰非,還有待於天文觀測上的進一步證實。

看不到盡頭的宇宙

在我們生活著的地球之外,是一個廣闊無邊的星球世界。這個世界稱為“宇宙”。宇宙是一個無邊無際、無始無終的世界,無論使用多麼先進的望遠鏡,我們的視線也不能到達宇宙的盡頭;不論我們懂得多少知識,也無法全部了解宇宙的所有奧秘。

人類知道得最多的是地球和它的家族——太陽係。對更遙遠的地方發生的事情,我們隻能借助望遠鏡,看到千百年甚至上億年前發生的事情。因為它們離地球很遠很遠,需要用速度最快的光(每秒30方千米)來計算距離。像離地球不遠的天狼星,距離地球大約8.7光年,換句話說,天狼星發出的光,在空間要走8.7年才能到達地球。地球上任何時刻接收到天狼星的光,是它8.7年前發出來的。

人類對宇宙的認識,最早是從地球開始的,再從地球擴展到太陽係,從太陽係擴展到銀河係,從銀河係擴展到河外星係、星係團、總星係。

地球隻是太陽係中一顆普通的行星。太陽係的成員除了太陽外,還包括地球在內的9大行星,幾十顆像月亮一樣的衛星,神秘莫測的彗星,數以千計的小行星,數不清的流星以及各種星際物質等。如果把距太陽最遠的冥王星軌道作為太陽係的邊界的話,那麼,太陽係所占的空間直徑約有120億千米。在廣闊無邊的宇宙中,整個太陽係又不過是像大海中的一滴水珠。龐大的太陽係家族,在茫茫星海中隻能算是一個小小的家庭。

比太陽係更大的是銀河係。銀河係的直徑有10萬光年。在銀河係裏,大大小小的恒星有1000多億顆。

銀河係還不算最大的,今天已經發現10億多個和銀河係同樣龐大的恒星係統,人們叫它“河外星係”。所有的河外星係又構成更為龐大的總星係。總星係在宇宙中也不過占了一個微不足道的角落。現在,天文學家使用最先進的天文望遠鏡,已經觀測到距離我們大約200億光年的特別明亮的個別天體。

宇宙海洋中的島嶼星係在茫茫的宇宙海洋中,千姿百態的“島嶼”星羅棋布,上麵居住著無數顆恒星和各種天體,天文學上稱為星係。我們居住的地球就在一個巨大的星係——銀河係之中。在銀河係之外的宇宙中,像銀河係這樣的太空巨島還有數以億計,它們統稱為河外星係。

用大型天文望遠鏡觀測夜空,會發現眾多的星係猶如寶石般閃著光芒。它們相貌各異:有的像旋渦,稱為旋渦星係;有的像圓寶石,稱為橢圓星係;有的像甩著兩根小辮的短棒,稱為棒旋渦星係;還有奇形怪狀的,稱為不規則星係。現在已被天文學家發現的星係總數有10億個以上。

星係很多,用肉眼能看到的隻有銀河係的幾個近鄰,其中最著名的要數仙女座大星係了。它距離地球大約200萬光年。它的相貌幾乎和銀河係一模一樣,體積大約比銀河係大60。用肉眼看去,也隻不過像星星那樣大的一個光斑。

每個太空島嶼都是某個群島中的一員。這些群島,小一些的(包含幾十個星係)叫星係群;大一些的(包含100個以上的星係)叫星係團。它們都歸屬於一個更大的太空集團——星係團集團,也叫超星係團。銀河係所在的超星係團稱為本超星係團,它的核心是室女座星係團。無數超星係團組成了遼闊無邊的宇宙——總星係。