○蘭從古
在晴朗無月的夜晚,抬頭仰望浩瀚無垠的星空,感到十分震撼的同時,心中會產生無限遐想。這時,如果定睛觀察每顆閃爍的星星,會覺得大小和顏色都差不多,于是便認為所有的星星都是一樣的。其實,它們的類型、特征和年齡,各有千秋。要了解其中的恒星,從一個個具有特定含義的簡潔名稱上,便可略知一二。
“主序”是主導秩序的簡稱,那么主序星就是主導基本秩序保持穩定正常的恒星,這個秩序是指恒星有條不紊地進行核反應和持續平穩地輸出光和熱。據此,就不難理解這是一種核反應和能量釋放穩定、正常的恒星。
恒星的前世是宇宙中的云氣或塵埃,后來,在外界影響下不斷凝聚,慢慢演變成恒星后,內部的氫燃料發生核反應,在生成氦氣的同時,放出大量的光和熱。這時,它既不再收縮,也不膨脹,一直表現得平和、穩定,被稱為主序星再恰當不過了。
主序星階段在恒星一生中最長,相當于人的青壯年時期。不過,不同質量的恒星,這種鼎盛期的長短相差懸殊。科學家測算,質量為5 個太陽的恒星,主序星壽命為7000 萬年;而質量為太陽1/5 的恒星,相應壽命竟長達1 萬億年之久!
我們頭頂的那輪紅日,正是一顆主序星,但在50 億年后,它的主序星階段將結束,內部核反應會變得十分微弱,隨之步入老年階段。
恒星內部的氫燃料快耗盡時,就以驚人速度膨脹,好比人年老發福。同時,它表面溫度下降,就像灰燼發著紅光,整個看起來,如同一只不斷充氣的巨型紅色氣球。
再過50 億年后,我們的太陽也會變成紅巨星。那時候,地球會被碩大的紅色太陽所吞沒,蕓蕓眾生在劫難逃。不過,在遙遠的未來,科技水平發展到極高程度,早已成“精”的人類,將安全移居其他星球。
可疑問來了:恒星到了老年,隨著核反應變弱,內部供熱開始減少,溫度就會降下來,那么,根據熱脹冷縮原理,它應當收縮變小,怎么反而會膨脹呢?原來,恒星在正常核反應時,受熱膨脹的外層,被以燃料為主的核心緊緊吸引著,保持相對平衡;當燃料耗盡時,核心對外層的吸引力消失,而內部的溫度依舊很高,所以就向外膨脹。
如果說紅巨星是恒星家族中的大個子,那么白矮星就是小不點,它大小相當于地球,但體重不輕,有的比太陽還重,并且發出明亮的白光。近距離觀看,它就像一輪明月掛在天空。人們最先發現的白矮星,是8.6 光年之外的天狼星B。如果從它身上取下米粒大小的一塊,會發現特別沉,用一輛大卡車才能拖動。
白矮星的前身是紅巨星。紅巨星進入晚年,氫燃料徹底耗盡,核反應停止,便隨著冷卻急速收縮,但表面殘存的溫度仍然很高,于是便發出白色光焰。
太陽將來成為白矮星后,體積將收縮成地球大小。而且,由于它在紅巨星階段,猛烈膨脹和能量爆發,外層物質散失很多,演變成白矮星時,質量將減少一半。于是,根據萬有引力理論,它對周圍行星的引力也隨之減半,則地球受到的束縛減弱,會被甩出軌道很遠,這無疑是可怕的天文災難!
褐矮星表面為暗褐色,質量介于最小恒星與最大行星之間,內部不足以形成恒星那樣的核心,更談不上發生核反應,所以被稱為“失敗的恒星”。科學家發現,褐矮星有近似恒星的密度和溫度,但卻不能像恒星那樣發光;它與太陽一樣位于星系中心,四周圍繞著數顆行星,但又是不折不扣的氣態行星。可以說,它是介于恒星和行星之間的特殊存在。
有人認為,褐矮星中心擁有少量易燃氘核燃料。因此,它早期如同普通恒星,內部發生核反應,看起來是個熾熱的大火球;可是,燃料很快耗盡,核反應停止,它變暗變冷,但質量未減;偶然間,它以足夠的引力俘獲到一組行星,圍繞自己運行。
人們推測,分布在茫茫宇宙的褐矮星,數量可能接近恒星。但因為它們不發光,不易觀測到,目前只找到3000 多顆。它們有的表面會出現類似于木星上的風暴,這有可能是天然氣和水汽在流動;有的上面呈現出極光,說明它擁有磁場。這些情況與地球相似,從而為人類尋找宇宙生命和宜居星球增強了信心。
顧名思義,中子星由中子構成。眾所周知,把物質往開分,分到一個叫原子的微粒時,很難再分了,這說明原子是構成物質的基本單元。殊不知,在原子中心,還有帶正電和不帶電的更小微粒,分別叫質子和中子,它們緊緊抱成一團。而外圍是帶負電的叫電子的微粒,在圍繞質子和中子飛速旋轉,類似于八大行星圍繞太陽運行。
科研發現,質量為太陽1.4 倍~3 倍的恒星,會經由紅巨星轉化成中子星。在轉化時,內縮力大得出奇,以至于把原子壓碎,電子也被強壓進質子與中子之間,并與質子發生中和,變成中子,中子星由此形成。
本來,原子內部幾乎是空的。如果把原子看成一座100 層的大廈,則質子和中子只有電梯的一個按鈕那么大,而電子只是樓內漂浮著的一粒灰塵。然而,形成后的中子星,原子的原有空間被中子填滿,所以中子星密度大得驚人。如果從它上面取下一粒花生米大的一塊,將重達1 億~10億噸。這相當于把整個地球壓縮到一間屋子里。
晴朗的夜晚,滿天的星星熠熠生輝,將深邃的夜空裝點得格外美麗。也許有人認為,凡恒星都會發光,其實不然,有些恒星不發光,只輻射我們肉眼看不見的紅外線,它們叫紅外星。
紅外線雖然看不見,但能攜帶熱量,并且越強帶的熱越多。一切物體無論溫度高低,都會釋放紅外線,連冰雪也不例外。不過,物體溫度越高,輻射紅外線越強。我們坐在火爐旁感覺熱乎乎的,正是受到爐子紅外線輻射的緣故。紅外星表面溫度高低不一,有的高達4000 ℃,有的竟只有幾十攝氏度。因此,它可能不會發出可見光,但少不了釋放紅外線。
恒星誕生過程中,雖然溫度逐漸升高,但還不足以產生核反應,因而只能發出紅外線;相反,即將死亡的老年恒星,核燃料耗盡,處在冷卻過程之中,也只能發出紅外線。這兩種情況,如同還未燒紅又轉向冷卻的鐵塊,不發亮只發熱,也就是釋放紅外線。
變星,是指亮度不斷變化的天體。茫茫星海,會突然出現一顆明亮的星星,之后亮度會增加幾萬倍,一躍成為夜空中璀璨的明星,后來又逐漸變暗,以至完全消失,這就是所謂的變星。
原來,有的恒星在運行過程中,會被大型天體或厚厚的宇宙塵埃暫時遮擋,類似于日食一樣,造成星光時有時無,忽亮忽暗;有的恒星在衰退過程中,顯得極不穩定,內部能量會一次又一次向外猛烈爆發,間斷地發出大面積的亮光;還有的恒星亮度像人的脈搏,呈周期性變化,原因是星體有節奏地膨脹和收縮,膨大時顯得明亮,縮小時暗淡。
有一顆造父變星,能幫人測出它到地球的距離,被稱為“量天尺”。原來,造父變星的亮度與光變周期之比,是個定值。據此,只要測出它的光變周期,就可算出其實際亮度;接著,再與我們觀測到的亮度相減,就可得出光線傳播的衰減值;最后,運用傳播距離與亮度衰減量的比值(已知常數),即可馬上算出造父變星到我們的距離。