章節1
宇宙盡頭在何方
在20世紀以前,人們認為太陽係幾乎就是一切,不相信太陽係以外還存在其他星球。到1900年,人們又認為太陽係所屬的銀河係就是整個宇宙。至於銀河係的大小,當時最大膽的估計是寬約2萬光年(光年即光在一年中所走過的距離,約等於94605億公裏),其中包含大約20~30億顆像太陽一樣的恒星。
1920年,天文學家哈洛·沙普利等人根據當時掌握的測量恒星距離的新方法,算出了銀河的真實寬度是10萬光年,其中包含的恒星總數達2000—3000億顆。同20年前的看法相比,銀河“擴大”了100倍,而且還斷定這極度擴大了的銀河,並不是全部宇宙。
與此同時,天文學家又發現宇宙是由許多個像銀河係一樣的星係集成的,每個星係大約由幾十億到幾萬億顆星體組成。而且證明了宇宙是動態的,成群存在的星係彼此相互分離,它們之間的距離越來越大,好像宇宙也在不斷擴大。
1929年,美國天文學家埃德溫·P·哈勃等人設計出了確定星係距離的多種方法,證明即使是離我們比較近的星係(例如仙女星座係),距離我們也有230萬光年。60年代,人們發現某些曾被認為是我們自己星係中的沒有光澤的恒星,實際上離我們星係非常遙遠,被人們稱為“類星體”。這些“類星體”,最近的離我們也有10億光年,遠的則達120億光年以上。
按照宇宙誕生之後就急速擴大的宇宙模型,可以計算出宇宙的年齡為130億年。這就是說,從地球到宇宙“盡頭”的距離,理論上應是130億光年。
至於宇宙究竟有多大,它的“盡頭”究竟在何處,也許將永遠是個謎。宇宙的主宰是誰
你知道嗎?很多大的星係的中心都有一個黑暗的“暴君”。這一發現,是現代天文學研究的新成果。英國出版的《新科學家周刊》2000年第3期有篇題為《宇宙的主人》的載文,該文指出:雖然它的臣民們看不見這位“君主”,但是它卻統占著伸展到數千光年以外的幾十億個“太陽係”,它在所有“太陽係”誕生之前就已存在,並且早就在幫助塑造它們的未來了。這些“暴君”就是黑洞,天文學家將它們稱為“超大質量”天體。
自從天文學家於20世紀初預言黑洞的存在以來,人們陸陸續續地得到了各種證據,證明了宇宙中確實存在著黑洞。然而,對於這種無法以可見光看到的天體,人類的了解究竟達到什麼程度?
如今,天文學家們正在開始懷疑是否已經在宇宙中留下了象征它們權威的標記。2000年年初,研究人員提出:巨大的黑洞是宇宙中所有星係萌生的“種子”,近來,天文學家發現了更多的支持這一觀點的證據。
早在幾十年前,天文學家就發現了類星體——位於遙遠星係中央的高亮度的天體。類星體的亮度可以是環繞在它周圍的星係的數百倍,但是它們的體積卻比我們的太陽係還小。到底是什麼東西可以從這麼小的空間裏發出這麼多的光和輻射呢?——黑洞是一種可能性。
盡管人們對於黑洞吞噬光線的能力了解得更多一些,但是它們也可以成為燦爛光芒的發源地,被黑洞吞沒的物質會在黑洞周圍形成一個呈螺旋形運動的圓盤,而圓盤在劇烈的翻騰過程中所產生的摩擦會將默默的氣體加熱到白熱狀態。天文學家認為,這就是類星體發光的原因。
因此,當天文觀測的結果開始證明更多的普通星係中央存在著黑洞時,天文學家自然會認為它們是能量已經耗盡的類星體。
1978年,在一個編號為M87的星係中,天文學家第一次捕捉到這樣一團巨大的黑色物質。
1988年,美國密歇根大學的道格·裏奇斯通和他的同事阿蘭·德雷斯勒對螺旋形的安德洛墨達星係和橢圓形的小星係M32進行了觀察,科學家們因而得出這樣的結論:上述兩個星係中一定存在著巨大的黑洞。果然,在幾年的時間裏,哈勃太空望遠鏡在我們附近的20多個星係裏已經發現了巨大的黑洞存在的證據。其中的一個黑洞屬於我們自己:銀河係中心有一個質量相當於300萬個太陽的黑洞。
那麼,在星係的生命進程中,這些超大質量的黑洞扮演著什麼樣的角色呢?
在2000年1月的美國天文學會上,裏奇斯通提出一個引起天文學家激烈爭論的觀點:黑洞可能首先是星係的締造者。裏奇斯通這一觀點將傳統的天體物理學整個顛倒了過來。賓夕法尼亞州立大學的戈登·加邁爾則指出:巨大的黑洞可能在時間剛剛誕生時就已經形成,而且它們一直都是在其周圍形成的新星係萌生的“種子”。