章節3
怪星之謎
那是20世紀30年代的事情。當時天文學家在觀測星空時發現了一種奇怪的天體。對它的光譜進行的分析表明，它既是“冷”的，隻有二三千度；同時又是十分熱的，達到幾萬度。也就是說，冷熱共生在一個天體上。19４1年，天文學界把它定名為“共生星”。它是一種同時兼有冷星光譜特征（低溫吸收線）和高溫發射星雲光譜（高溫發射線）的複合光譜的特殊天體。幾十年來已經發現了約100個這種怪星。許多天文學家為解開怪星之謎耗費了畢生精力。我國已故天文學家、前北京天文台台長和茂蘭早在四五十年代在法國就對共生星進行過不少觀測研究，在國際上有一定影響。此後，我國另一些天文學家也參加了這項揭謎活動。
半個世紀過去了，但它的謎底仍未完全揭開。
最初，一些天文學家提出了“單星”說，認為，這種共生星中心是一個屬於紅巨星之類的冷星，周圍有一層高溫星雲包層。紅巨星是一處於比較晚期的恒星，它的密度很小，而體積比太陽大得多，表麵溫度隻有二三千度。可是星雲包層的高溫從何而來的呢？人們卻無法解釋。太陽表麵溫度隻有6000度，而它周圍的包層——日冕的物質非常稀薄，完全不同於共生星的星雲包層。因此，太陽算不得共生星，也不能用來解釋共生星之謎。
也有人提出了“雙星”說，認為共生星是由一個冷的紅巨星和一個熱的矮星（密度大而體積相對較小的恒星）組成的雙星。但是，當時光學觀測所能達到的分辨率不算太高，其他觀測手段尚未發展起來，人們通過光學觀測和紅外測量測不出雙星繞共同質心旋轉的現象。而這是確定是否為雙星的最基本特征之一。
1981年的討論會上，人們隻是交流了共生星的光譜和光度特征的觀測結果，從理論上探討了共生星現象的物理過程和演化問題。在那以後，觀測手段有了很大發展。天文學家用Ｘ射線、紫外線、可見光、紅外到射電波段對共生星進行了大量觀測，積累了許多資料。共生星之謎的帷幕在逐漸揭開。
近些年，天文學家用可見光波段對冷星光譜進行的高精度視向速度測量證明，不少共生星的冷星有環繞它和熱星的公共質心運行的軌道運動，這有利於說明共生星是雙星。人們還通過具有高的空間分辨率的射電波段進行探測，查明了許多共生星的星雲包層結構圖，並認為有些共生星上存在“雙極流”現象（從一個星的兩個極區向外噴射物質）。現在，大多數天文學家都認為，共生星可能是由一個低溫的紅巨星或紅超巨星和一個具有極高溫度的看不見的極小的熱星以及環繞在它們周圍的公共熱星雲包層組成。它是一種處於恒星演化晚期階段的天體。
有的天文學家對共生星現象提出了這樣一種理論模型。共生星中的低溫巨星或超巨星體積不斷膨脹。其物質不斷外溢，並被鄰近的高溫矮星吸積，形成一個巨大的圓盤，即所謂的“吸積盤”。吸積過程中產生強烈的衝擊波和高溫。由於它們距離我們太遠，我們區分不出它們是兩個恒星，而看起來像熱星雲包在一個冷星的外圍。
有的共生星屬於類新星。類新星是一種經常爆發的恒星。所謂爆發是指恒星由於某種突然發生的十分激烈的物理過程而導致能量大量釋放和星的亮度驟增許多倍的現象。仙女座Ｚ型星是這類星中比較典型的，這是由一個冷的巨星和一個熱的矮星外包激發態星雲組成的雙星係統，經常爆發，爆發時亮度可增大數10倍。它具有低溫吸收線和高溫發射線並存的典型的共生星光譜特征。
但是雙星說並未能最後確立自己的陣地。
這其中一個重要原因是迄今為止未能觀測到共生星中的熱星。科學家隻不過是根據激發星雲所屬的高溫間接推論熱星的存在，從理論上判斷它是表麵溫度高達幾十萬度的矮星。許多天文學家都認為，對熱星本質的探索，應當是今後共生星研究的重點方向之一。
此外，他們認為，今後還要加強對雙星軌道的測量；進一步收集關於冷星的資料，以探討其穩定性。
天文學家們指出，對共生星亮度變化的監視有重要意義。通過不間斷地監視可以了解其變化的周期性，有沒有爆發，從而有助於揭開共生星之謎。但是共生星光變周期有的達到幾百天，專業天文工作者不可能連續幾百天盯住這些共生星，因此，他們特別希望天文愛好者能共同來監視。
揭開共生星之謎，對恒星物理和恒星演化的研究都有重要的意義。但要徹底揭開這個謎看來還需要付出許多艱苦的努力。星係星雲之謎
河外星係是人們對銀河係以外宇宙太空星係的總稱，它是類似銀河係那樣的龐大的天體係統，它包括恒星、雙星、聚星、星團、星雲、分子雲、星際塵埃、宇宙線以及星際磁場等。現在科學技術的能力人們已觀測到的星係總數，達到了1000億個。
18４5年英國人羅斯製成一具當時口徑最大（18４米）的望遠鏡，用這具望遠鏡他將許多赫歇爾未能分解的星雲分解為恒星，使得宇宙島的觀念又引起人們的關注。但是，186４年英國人哈根斯使用光譜分析的方法觀測星雲，他發現許多星雲的光譜是由幾條明線組成，即這些星雲是一些發光的氣體，從而又一次否定了星係的存在。圍繞著上述的兩種觀點，科學家們展開長久的辯論，到了1918年，美國天文學家沙普利根據球狀星團的距離，把銀河係的直徑定為26萬光年。而在這之前，對一些旋渦星雲距離的測定由於方法不對或者測量不精確，普遍被縮小了，且都小於沙普利所觀測的銀河係的直徑，因此，沙普利反對存在河外星係的見解。另一方麵，美國天文學家柯蒂斯等人陸續在一些旋渦星雲中找到一些新星，他根據新星的光度測定了這些旋渦星雲的距離，得出這些星雲的距離是很遙遠的，超出了銀河係的範圍。1920年４月兩種對立觀點的代表人物展開了論戰，由於當時雙方的論據都不夠充分，未得出最後的結論。1923年美國天文學家哈勃用當時最大的天文望遠鏡觀測仙女座大星雲，他把仙女座大星雲外圍部分分解為恒星，並從中找出幾顆造父變星，利用造父變星能夠指示距離的特性（稱為造父視差），求出仙女座大星雲的距離為50萬光年（比實際距離要小得多），遠遠大於沙普利所定出的銀河係的直徑。後來在其他星雲中也發現了造父變星，發現那些星雲們距離更遙遠。這樣，人們才最後確認了河外星係的存在。