天文意外宇宙事件的背后

恒星喷头 
    

美国加州大学伯克得分校(University of California, Berkeley)的天文学家利用安装在夏威夷的凯克1号(Keck l)望远镜发现了一颗形状怪异的星体:一颗螺旋形星体。这颗星体被命名为沃尔夫一拉叶104(Wolf-Reyet 104),它比太阳大3倍,质量是太阳的25倍,距离我们4800光年,出现在人马座方向。
   

由于它比太阳亮10万倍,它所发出的辐射的压力是十分巨大的,并形成可以将大气层最外层的物质吹掉的恒星风暴。
   

这就产生了一个谜。在这颗恒星上,由大气层排出的茧状星云存留的时间很长,而且不会被恒星风所驱散。恒星风吹到茧状星云上的效果就如同一个吹风机对着一堆沙子吹的效果一样。
   

由威廉•丹契(William Danchi)率领的一组天文学家找到答案:WR104号恒星隐藏了一个伴侣。这个伴侣不太亮,但是它也产生恒星风。当两颗恒星的恒星风相遇时,激波前沿会挤压恒星风中的物质。在这个“茧状物”中,比较活跃的区域可能有很高的密度,但此处的温度并不是最高的。
   

这个被隐藏起来的伴侣还解释了螺旋尘尾的存在。WR104号恒性喷出的尘埃被伴星的恒星风吹向一侧。两颗星体相互围着转动,向宇宙“喷”出尘埃,这就如同花园中喷水的喷头一样,旋转喷水。但是恒星喷头的流量却大得多:尘埃螺旋的直径大约300亿公里,是地球和太阳之间的距离的200倍。

在闪光中耗尽
   

2003年3月9日,发生在20亿年前的一次非常剧烈的大爆炸的宇宙射线轻轻掠过地球。这个“宇宙明信片”来自一个非常特殊的星体:一颗超新星。密歇根大学的科学家们利用“程控光学暂现源搜寻实验”(ROTSE, Robotic Opical Trasient Search Experiment)的两个望远镜,从1999年开始记录了有关这一事件的资料。这次爆炸的强度只是稍逊于宇宙大爆炸。为了能够对一颗超新星爆炸的能量有一个认识,我们可以想象把太阳在90亿年的生命里所发出的能量集中在1/10秒内放出。
   

由于超新星巨大的质量,使得这些星体很不稳定,它们的质量是太阳的100倍,其结果就如同大汽缸容量的汽车要比小汽缸所消耗的燃料多一样,由于超新星燃烧非常快,所以生命短暂。不仅如此,它们还有可能帮助我们揭开40年来一直没有揭开的一个天文之迷:伽马射线暴。伽马射线暴以闪光的形式表现出来,持续几秒,但是这种现象至今无法解释。伽马射线是电磁谱中最具能量的,是可见光能量的1000万倍。但是它们确实是超新星的“声音”吗?这个问题很快就会有答案,因为“甚大大气伽马射线切伦科夫成像望远镜镜”(Maior Atmospheric Gamma Lmaging Cherenkiv Telescope)在2003年的10月已经在拉帕尔玛(La Palma)投入使用,意大利核物理研究院参与了这一项目。

不容置疑的播种者

黑洞一直被认为是宇宙的魔鬼和进去就无法逃脱的吸尘器。但是现在为黑洞平反昭雪的时候到了,因为它们显示出了不太剧烈的一面:黑洞在宇宙中播撒新恒星生命所必要的成分,其中包括氢、碳、氧和铁。感谢欧洲空间局的牛顿XMM(XMM-Newton)卫星和美国航空航天局的钱德拉X射线太空望远镜(Chandra X-ray Observatory),美国宾州大学和麻省理工学院的科学家们发现,黑洞会吸食伴星的物质,并在黑洞附近形成一个吸积盘,吸积盘上的气体在黑洞附近快速旋转。
   

在美国科学家观察到的这种情况中,形成吸积盘的物质逐渐坠入位于吸积盘附近的两个类星体中。黑洞的辐射主要来自吸积盘的热辐射,温度可达1亿度。当然这部分气体位于黑洞的安全距离上,即视界以外。实际上,吸积盘的内圈是“不归”的界限:如果超越这个界限,就没有返回的希望了,就连光也不能够逃脱其可怕的内部引力的作用。

黑洞中发出降B音 
    

黑洞用声音为宇宙的和谐做贡献。由哈佛大学管理的轨道望远镜――钱德拉X射线太空望远镜实际上已经测量到了来自一个超级黑洞的声波。这是一个从天体上获得的最低音符。如果用音乐术语来表述,黑洞发出的是降B音,但是频率太低,以至于人的耳朵听不到。
   

这个黑洞位于英仙座,距离地球2.5亿光年。它的声音是这样被发现的:天文学家们在英仙座的气体中观察到一些“波纹”围绕着黑洞,它们好象是把沙子投入水池时形成的小波纹。这些波纹可以从地球上看到,但是听不到(声音在真空中不能传播)。这些波纹证明了声波的存在,而这些波纹又可以澄清一个存在了很久的天体物理学问题,即“热”星团。这一区域里的星系数量要比通常的区域多100倍。
   

在这些星团中心的热气体绝对超出了常规。但这些热量从哪里来的呢?直到目前还没有一种理论能够给出令人满意的答案。但是钱德拉X射线太空望远镜却观测到了发出声音的黑洞。
   

天文学家们发现在英仙座的内部存在着两个延伸到黑洞附近的巨大空洞。这两个口袋装满了高能粒子,它们推动周围的气体,同时发出声波。声波在气体中传播数十万光年,逐渐减弱,把它们的能量以热的方式转让给气体。

钱德拉X射线太空望远镜所看到的X射线
   

钱德拉X射线太空望远镜得名于上个世纪的印度天文学家钱德拉塞卡(Chandrasekhar),但是大家都称他为钱德拉。钱德拉在梵文中是月亮或者是明亮的意思。钱德拉X射线太空望远镜是在1999年升空的,是有效的宇宙探测工具之一。在轨道上运行的光学望远镜哈勃太空望远镜观测可见光,而在另一轨道上的“钱德拉”则捕捉X射线。钱德拉X射线太空望远镜是为了观察来自宇宙最热的区域的X射线而设计的。与可见光的光子相比,X射线更具能量,而且就像子弹一样能够穿透光学望远镜所使用的抛物面镜。但是当它掠过镜子表面的时候就会像子弹一样改变方向。为此,钱德拉X射线太空望远镜有4副镜子(4个抛物面镜,4个双曲面镜),这些镜子像“漏斗”一样把X光集中到高性质照相机内。镜子的制作精度达到了空前的高度:光学系统的两端间的距离是2.7米,误差为1.3×10-6米(一根头发丝的1/5)。钱德拉X射线太空望远镜上面的仪器在测量X射线的能量的同时还能够担出高清晰度的照片。另外,瞄准系统的精度也非常高,能够瞄准1公里以外的鸡蛋大小的物体,误差为3毫米。

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中国公众科技网
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