第二編 天文篇 ■ 最大最亮的恒星
美國天文學家發現了一顆新恒星，迄今為止,它被認為是所發現的星體中最大、最亮的恒星，而且,目前現有的恒星形成理論,根本無法解釋這一龐然大物的產生曆史。
這顆被命名為LBV1806-20的恒星,約比太陽亮500～4000萬倍，其質量至少比太陽大150倍，其直徑約是太陽直徑的200倍。據《紐約時報》報道稱，如果將LBV1806-20與太陽相比較的話，恰如將水星與太陽相比。
佛羅裏達大學的天文學家史蒂芬·埃克伯利博士表示，我們對銀河十年來的觀察最終還是取得了一些成就，原來那裏竟然還隱藏著如此奇特的巨型怪物。
盡管LBV1806-20比太陽亮數百萬倍，但是要看見它還得費些周折。它距離我們45000光年遠，並處於銀河的另一邊，而且被眾多的塵埃覆蓋著，它僅有10%的紅外光能夠到達地球。
事實上，LBV1806-20早在上世紀90年代就被發現，當時天文學家們曾將其列入壽命不長的藍星範疇，而且還預言其質量僅比太陽大100萬倍。但是，經過設在加利福尼亞和智利的兩個天文觀測台最新的多次觀測後，科學家們獲取了高質量照片，並對該恒星的質量和亮度重新進行了評估和界定。
埃克伯利表示，天文學家們一貫認為，超重恒星事實都是由多個體積較小的星體聚集而成的，然而，此次所拍攝的高清晰度照片卻排除了這種可能。
■ 距離我們最近的恒星
太陽是距離地球最近的恒星，是太陽係的中心天體。太陽係質量的99.87%都集中在太陽上，其質量為地球的33萬倍。它的直徑是140萬千米，是地球體積的130萬倍。它強大的引力控製著大小行星、彗星等天體的運動。
太陽是唯一可以詳細研究表麵結構的恒星，是一個巨大的天體物理實驗室。但太陽隻是銀河係內一千億顆恒星中普通的一員，位於銀河係的對稱平麵附近，距離銀河係中心約33000光年，在銀道麵以北約26光年，它一方麵繞著銀心以每秒250千米的速度旋轉，另一方麵又相對於周圍恒星以每秒19.7千米的速度，朝著織女星附近方向運動。
太陽是一個熾熱的大火球，它的熱源是由其核心四個氫原子核（質子）聚變，形成一個氦原子，釋放出正電子和中微子的粒子，同時也釋放出輻射能，就是被稱作伽馬射線的光子。根據目前對太陽內部氫含量的估計，太陽至少還有50億年的正常壽命。
科學上通常將太陽的組成分成以下幾個部分：
1．日核。
太陽的中心核反應區。它約占太陽半徑的20%，集中了太陽質量的一半。高溫高壓使這裏的氫原子核聚變為氦，每秒鍾約有質量為6億噸的氫熱核聚變為5.96億噸的氦，釋放出相當於400萬噸氫的能量。
2．輻射區。
日核外麵一層稱為輻射區，範圍從0.25個太陽半徑到0.86個太陽半徑，其密度和溫度都很快向外減少，核反應區產生的能量經此區以輻射轉移的方式向外傳播。
3．對流層。
位於輻射區外側，太陽氣體呈對流的不穩定狀態，厚度大約14萬千米。這裏的溫度、壓力和密度變化梯度很大，物質徑向對流運動強烈而又呈非均勻性，可產生低頻聲波，將機械能通過光球傳輸到太陽的外層大氣。
4．光球。
對流層上麵的太陽大氣稱為光球，溫度約為5770度，幾乎全部可見光都是從這一層發射出的。光球上最顯著的現象是太陽黑子，由於它比周圍區域的溫度相對較低，約為4200度，使其看起來是“黑”的。
5．色球。
色球溫度從底層的4500度上升到頂部的數萬度。色球上玫瑰紅色的舌狀氣體如烈火升騰，稱為日珥。日珥在日麵上的投影稱為暗條。在色球與日冕之間有時會突然發生劇烈的爆發現象，稱為耀斑。
6．日冕。
日冕是太陽的最外層大氣。它由高溫、低密度的等離子體組成。日冕溫度達一二百萬度。高溫使氣體獲得克服太陽引力的動能，形成不斷發射的較穩定粒子流太陽風，是造成彗星尾背向太陽的主要動力。
太陽也進行自轉，赤道處的自轉周期為25天，而極地附近為35天。
■ 最有名的超新星
在恒星世界裏,有時會出現一種奇怪的現象：一顆本來較暗的恒星，突然變得很亮。然而僅僅過了幾個月甚至幾天，它又漸漸消失了。
這種光亮發生劇烈變化的恒星，在天文學上稱為變星。古代人把變星稱為“客星”，意思是這是一顆“前來做客”的恒星。
變星有很多種，其中亮度變化最劇烈的是超新星。一般認為，恒星之所以突然會變亮，主要是由於這顆恒星發生了猛烈的爆炸，放出巨額的能量。
新星和超新星是變星中的一個類別。人們看見它們突然出現，曾經一度以為是剛剛誕生的恒星，所以取名叫“新星”。其實，它們不但不是新生的星體，相反，而是正走向衰亡的老年恒星。其實，它們就是正在爆發的紅巨星。
當一顆恒星步入老年，它的中心會向內收縮，而外殼卻朝外膨脹，形成一顆紅巨星。紅巨星是很不穩定的，總有一天它會猛烈地爆發，拋掉身上的外殼，露出藏在中心的白矮星或中子星來。
在大爆炸中，恒星將拋射掉自己大部分的質量，同時釋放出巨大的能量。這樣，在短短幾天內，它的光度有可能將增加幾十萬倍，這樣的星叫“新星”。如果恒星的爆發再猛烈些，它的光度增加甚至能超過1000萬倍，這樣的恒星叫做“超新星”。
超新星爆發的激烈程度讓人難以置信。據說它在幾天內傾泄的能量，就像一顆青年恒星在幾億年裏所輻射的那樣多，以致它看上去就像整個星係那樣明亮！
新星或者超新星的爆發是天體演化的重要環節。超新星的爆發可能會引發附近星雲中無數顆恒星的誕生。另一方麵，新星和超新星爆發的灰燼，也是形成別的天體的重要材料。比如說，今天地球上的許多物質元素，就來自那些早已消失的恒星。
根據曆史記載，最有名的超行星是我國1054年記錄到的金牛座超行星。它是一顆最明亮的超行星。光亮的程度使人們在白天都能看到它的芒角四射。
■ 迄今為止宇宙最深處
美國宇航局說，“哈勃”太空望遠鏡新拍到了迄今有關可見宇宙最縱深景觀的照片，這張具有曆史意義的照片中，可能包含著宇宙誕生後不久產生的最早期星係。
科學界普遍認為，宇宙誕生於距今約137億年前的“大爆炸”。在“大爆炸”後的3億年中，宇宙處於黑暗和冷寂狀態，隨後第一批恒星以及星係開始產生。“哈勃”新拍下的照片捕獲到的正是宇宙中首批星係所發出的光芒。
美國宇航局在公布新照片時稱，該照片是根據“哈勃”望遠鏡兩台相機的拍攝結果合成的，共包含約1萬個星係。從照片上看，這些星係仿佛散落在黑天鵝絨上的寶石。照片覆蓋的太空區域相當狹窄，僅相當於滿月直徑的十分之一。天文學家們說，照片上的星係如此暗淡和遙遠，尋找它們就好比拍攝月球上飛著的螢火蟲。
新照片拍攝時間持續了5個月，其間“哈勃”圍繞地球運轉400圈，太空望遠鏡上的相機共完成了總計100萬秒的800次曝光。照片中不僅包括大批經典的螺旋形和橢圓形星係，也可以看到類似牙簽等形狀的其他一些古怪星係，還有少數星係似乎進行著碰撞等相互作用。據天文學家分析，這些形狀古怪的星係表明，當時宇宙要更為混亂和無序。
天文學家們說，他們希望能借助新照片尋找到“大爆炸”後4億到8億年間宇宙中所存在的星係，從而為研究星係起源和演化提供新的線索。他們指出，宇宙的演化與一個人的成長有點類似，最急劇的變化往往產生於最早期。因此，看到的宇宙景觀越縱深，對宇宙的基礎研究也將越深入。
■ 最大的宇宙星係組圖
安裝在“哈勃”太空望遠鏡上的最新照相機，拍攝到有史以來最大的宇宙星係組圖，所包括的星係超過了40000個。據美國天文協會發布的消息稱，此次“哈勃”太空望遠鏡拍攝到的組圖，雖然其視野的外圍尺寸隻有滿月這麼大，但是這樣的尺寸是早先通過“哈勃”望遠鏡獲得的星係圖的150倍。
來自巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的薩爾達·喬吉博士說，對天文學研究來說，獲得如此大尺寸的星係組圖，對了解銀河係在過去90億年（相當於宇宙年齡的三分之二）的演變非常重要。他還說，如果太空望遠鏡的視野狹窄，所得到的照片可能誤導天文學家對宇宙星係演變的研究。
“哈勃”太空望遠鏡拍攝到的組圖，是用78張先進觀測照相機對天爐星座區域拍攝得到的照片合成的。整合過程就像是完成一個巨大的拚圖遊戲。該成果是一個被稱為“星係演變形態和光譜能量分布”的星係觀測項目的一部分，是由美國、德國等多國科學家合作完成的。
喬吉博士說，選擇天爐星座區域進行拍攝，是因為目前科學家已經探測出該區域中大約10000個星係和地球之間的距離，據此可以推算出光從這些星係出發到達“哈勃”望遠鏡所需要的時間。這樣一來，天文學家就可以知道宇宙從初始到45億年時天爐星座區域附近星係的形態。目前，宇宙的年齡大概是137億年。
喬吉博士說，現在太空中的星係有70%以上看起來像銀河係一樣，呈有分隔的棒槌形，這種形態表示在星係中央有劇烈的星係爆發和新星球的形成。其他如橢圓形的星係則意味著該星係處於某種“休眠”狀態。把這些不同形態的星係組合成一張大圖，可以讓天文學家更好地了解星係演變之謎。
■ 移動最慢的星係
位於英國劍橋的“哈佛·斯密森天體物理中心”科學家馬克·裏德等人在《科學》雜誌上著文披露，他們的研究小組發現了“移動”最慢的星係。這個被命名為M33的星係位於仙女星座，遠離地球240萬光年，圍繞另一星係轉動。
馬克·裏德等人使用了美國的“很長基線天文望遠鏡係列”，經過2年半的觀測，才發現了M33星係。它的“移動速度”很慢，在一年時間內才轉動了千分之八度。馬克·裏德形象地說，這一速度相當於一個在火星表麵上爬行的蝸牛的速度的1/100。
馬克·裏德所測量的“移動速度”，隻是天文學家所觀測到的該星係在星空平麵移動的速度，也稱為“橫向速度”，並不是星係實際的速度。星係距離地球越遠，它的這一“橫向速度”也就越小，因此很難測量。馬克·裏德等人的結果，也是科學家第一次對遠離銀河係的星係得到“橫向速度”的數據。
“很長基線天文望遠鏡係列”由10個鏡頭直徑為25米的射電天文望遠鏡組成，這些望遠鏡分布在從夏威夷經過美國本土到加勒比海地區的廣大地區，它們整體組合起來形成的分辨度很高，以至於人們能夠看清遠在幾千千米外的一張報紙。正是由於具有這樣的分辨度，馬克·裏德等人才能發現移動速度如此之慢的M33星係。正如馬克·裏德所說，“很長基線天文望遠鏡係列”是唯一的能進行這樣測量的天文望遠鏡。
■ 銀河係的最大星團
歐洲天文學研究小組已經發現了銀河內最大星團——“Westerlund1”。據該天文研究小組的科學家們稱，他們是通過架設在智利的紅外天文望遠鏡發現這一隱性龐然大物的。該星團被一些厚密的宇宙塵埃所覆蓋，其質量相當於10萬個太陽，整個星團直徑約為6光年。
此前，科學家們一直認為，此類星團隻存在於遙遠的星係中，而且是由兩個或兩個以上的星係相互作用才能產生。
歐洲天文學家們還在本次新發現的“Westerlund1”星團中找到一些獨立的高質量恒星，其亮度足以抵得上百萬個太陽。這些星團中有許多恒星都可以歸入超巨星家族——其大小約為太陽的2000多倍，有效半徑約相當於整個土星軌道。
“Westerlund1”星團位於天壇座南部，要不是有厚厚的宇宙塵埃阻礙其強光，地球上的夜空會變得異常明亮。
■ 宇宙中最寒冷的地方
2003年2月20日，天文學家公布了一個新發現的氣體雲團——被認為是宇宙中最寒冷地方的首張照片。位於離地球5000光年的布梅蘭格星雲是在1979年由瑞典和美國天文學家利用架設在智利的巨大望遠鏡發現的，它在1980年取名為“布梅蘭格”，是因為它看上去像加長的變成彎形的飛去來器（布梅蘭格是英文飛去來器的音譯）。
天文學家也稱該星雲為“宇宙冰箱”，布梅蘭格星雲的溫度為-272℃，僅比絕對零度（-273.15℃）高1度左右。確實，在地球實驗室中已成功獲得更低的溫度，但是在自然界從未發現過如此低的溫度。
這張布梅蘭格星雲照片，是由美國宇航局和歐洲航天局發射升空的“哈勃”太空望遠鏡拍攝的，這些照片為美國宇航局和歐洲航天局共同擁有。美國哥倫比亞號航天飛機為“哈勃”安裝了新型改進鏡頭，使照片的分辨率提高了10倍。特別是改進後的“哈勃”，拍攝了離我們地球4.2億光年兩銀河的碰撞照片，使天文學家能觀察到位於所謂“朦朧區域”即銀河形成初期的個別銀河。
歐洲航天局代表聲稱，“即使是大爆炸之後形成的-270℃溫度也比布梅蘭格星雲溫度要高，這是迄今為止在自然界中發現的唯一天體，其溫度比大爆炸後保留的輻射背景溫度更低。”現已查明，布梅蘭格星雲氣體在吸收微波背景輻射——大爆炸後留下的殘餘輻射，這一過程隻會在氣體溫度冷卻到-270℃以下時才會發生，這在自然界中任何地方都從未觀察到過。
布梅蘭格星雲是一氣體和塵埃雲團，雲團是從一顆正在死亡的恒星中以大於150千米/秒的速度噴濺出來的，這導致布梅蘭格星雲急劇變冷。最可能的是，該星雲變冷是由於家用壓縮製冷冰箱作用原理所致，即由於氣體快速膨脹的結果。不排除這樣的可能性，即該星雲局部冷卻可能存在暫時未發現的“黑洞”一類天體。簡單地說，這種情況與兒童玩氣球的效應相似，如果突然從氣球中放出空氣，則氣球會馬上變冷。
■ 最古老的黑洞
美國斯坦福大學的天文學研究小組，在遙遠的宇宙中發現了目前為止堪稱最龐大最古老的黑洞。其質量是太陽質量的100多億倍，這意味著，這個被稱為Q0906＋6930的黑洞，能夠在自己的引力場中吸納上千個太陽係，其質量也相當於銀河係內所有恒星的質量之和。
這個巨型黑洞位於大熊座星係中央，與地球的距離約為127億光年。據來自斯坦福大學的羅格·羅曼尼表示，科學家們初步確定這個黑洞的年齡約為127億歲，也就是說，它在“大爆炸”之後10億年內就已經形成了。
然而，令天文學家們疑惑不解的是，這個巨型黑洞是如何能在如此短暫的時間內聚集如此之巨的質量。據羅格·羅曼尼教授解釋稱，為了揭開這個龐然大物的質量之謎，天文學家們使盡了全身的解數——包括測量微粒的運動速度和多普勒效應強度。
眾所周知，黑洞是看不見的，因此，科學家們隻能依靠它發出的輻射和對相鄰恒星的萬有引力作用來判定它的存在。一般來講，天文學家們將黑洞分為兩類：星狀黑洞和超大質量星狀黑洞。星狀黑洞由質量相當於幾個太陽的恒星坍縮形成，而超大質量星狀黑洞的質量則可達十億個太陽質量。
■ 首次捕捉到太陽係外行星的身影
德國天文學家曾利用“斯皮策”紅外望遠鏡，第一次捕捉到太陽係外行星的圖像，直接證明了太陽係外有行星圍繞恒星運行的推測。
由於恒星發出的光比圍繞其運行的行星所反射的光要亮許多倍，因此，太陽係外行星很難被直接觀測到。天文學家一般通過觀察行星在恒星表麵造成的引力效應，或是在行星運行到恒星前方時觀察到恒星光芒出現短暫暗淡現象，來判斷行星的存在。過去10年中，天文學家在太陽係外發現了近150顆行星，但都是通過間接手段實現的。