弄潮科學
銀河系裡最驚人的天體是什麼?
銀河系是一個誕生於126±10億年的古老星系,有著數千億顆恆星!即使整個宇宙突然消失,那麼擁有銀河系的文明一樣可以“永續”發展!因為銀河系就是一個小宇宙,宇宙可能存在的天體銀河系幾乎都有,那麼銀河系中有哪些驚人的天體呢?又有哪些是銀河系中所沒有的呢?
一、銀河系中有哪些令人驚訝的天體?
恆星
我們夜空中看到的幾乎所有天體都是恆星,當然99.999999999999%都在銀河系內,因為肉眼能看到的河外星系就四個,大小麥哲倫(南半球可見)星系、仙女星系以及三角座星系,當然偶爾還可能有系外超新星!
即將爆發的恆星(超新星):獵戶座的參宿四和船底座的海山二!
參宿四的質量約只有太陽的19-20倍,但它現在已經膨脹到了相當於木星軌道的直徑,即接近4個天文單位,它距離地球約640光年,上圖是近些年來參宿四劇烈變化的形態!這顆恆星已經處在瀕臨爆發的邊緣!
上圖是海山二的拋灑物成像圖,它可能是一個雙星系統,主星A大約為太陽質量的240倍以上,伴星B約50-80倍太陽質量!海山二是船底座 η(η Carinae) 星,是一個質量非常高的高光度藍變星,從上圖拋灑物圖可知,此星同樣處於爆發邊緣!但它距離地球超過7500光年,也許早已爆發,我們還沒看到而已!
最大的恆星:盾牌座UY(直徑最大),R136A1(質量最大)(已知天體中)
盾牌座UY距離地球5100光年,質量約為太陽的30倍,直徑達到了土星軌道附近!當然它也處在了紅巨星極度膨脹的狀態!
從這點可以看出盾牌座UY的大小,其實真實圖例的話,太陽這個點是看不到!
已知質量最大的恆星R136A1,它就在16萬光年以外的銀河系伴星系大麥哲倫星系的蜘蛛星雲中,質量約為太陽的265倍以上,直徑約為太陽的35倍左右!
2.行星
其實我們觀測到的行星並不多,因為行星不發光,當然會有反射,但極其微弱,從可見光波段直接探測的可能性為零,除非是太陽系內!系外一般用凌日觀測和引力導致的恆星光多普勒頻移等間接觀測方法!
系外“超級土星”,J1407b的行星環約為土星環的200倍大!不僅太陽系內有土星,系外還有它的兄弟,而且比系內土星歡要龐大得多!J1407b距離地球434±39光年,圍繞橙矮星J1407運轉。
J1407b那龐大的環狀結構模擬圖
上圖是被命為GJ1214的海洋星,它的直徑超過地球的2.7倍,表面覆蓋的是巨大的水體,距離地球只有40光年,它環繞著一顆紅矮星運行!它的質量介於地球和海王星之間,擁有一個穩定的大氣層!那麼請問上面有魚嗎?應該沒有,因為它距離恆星過近,溫度超過200度!
3.其他天體
星雲,銀河系中具有大量的星雲天體,我們熟知的M1蟹狀星雲,還有M42火鳥星雲,以及M31和M33,其實這兩個是恆星系哦,前者是仙女星系,後者是三角座星系!
創生之柱,各位應該很熟悉了,它是老鷹星雲的一部分!距離地球約7000光年,但它未來會被一顆6000年前爆發的超新星衝擊波所摧毀,但我們看不到這個過程!
觀測到已知最冷的地方,回力棒星雲:-272.5攝氏度,距離絕對零度僅僅一步之遙!
黑洞
上圖是銀心黑洞Sgr A*所在,它具有太陽400萬倍以上的質量!
距離地球最近的黑洞是麒麟座V616,2800光年!V616的質量只有太陽的13倍!
二、有哪些是銀河系中所沒有的呢
類星體在銀河系中是沒有的,這是一種誕生於早期宇宙的古老天體,如果銀河系中有這種天體,那麼這裡將不再適合生命生存,它像一顆恆星但發出的能量比一個星系還要大,甚至數千倍!
一般認為類星體中心是一個黑洞,它發出的強烈輻射以及可見光波段是吞噬物質時的吸積盤所發射!
星辰大海路上的種花家
銀河系有1000億~4000億顆恆星,目前科學界也沒有弄清楚到底有多少。
科學界原來估計銀河系直徑約10萬光年,現在新發現認為過去大大低估,實際銀河系直徑約有20萬光年。我們太陽只是銀河系一顆很普通的恆星,按照太陽這種質量叫黃矮星。
銀河系有很多驚人的發現,前面很多朋友介紹了銀河系中心的黑洞,是銀河系最驚人的天體,這個黑洞有太陽質量的400萬倍,當然驚人,但如果老說這個黑洞也太單調了。
火星一號朋友介紹了一種叫“索恩-祖特闊夫”的天體,在這裡時空通訊就不重複了,我來說說銀河系存在的其他6種比較獨特的天體,與大家分享。
1、殭屍恆星
這是一種類似太陽質量的恆星死亡後,留下一顆白矮星“屍骸”。但這種“屍骸”不甘寂寞,總想著起死回生,只要周圍有恆星靠近,就會大量吸積,當吸取的質量達到一定上限時,就會起死回生。
這個上限就是太陽質量的1.44倍,達到這個質量就會發生超新星大爆炸,這種爆炸被稱為“la型超新星”。
這種天體因為是恆星“屍骸”蛻變而成,因此是死而不僵,所以叫殭屍恆星。上面照片就是被稱之為“第谷超新星殘餘”的天體。
2、吸血鬼恆星
這種恆星又叫“藍離散星”,在銀河系有相當多的存在。這種恆星大部分都是已經年老暮年的恆星,但卻依靠“竊取”附近恆星的氣體,使自己的質量不斷增加,從而延長自己的壽命,由此獲得了一個“吸血鬼”的稱號。
這種恆星的成因比較複雜,最主要的說法是隨著星團的衰老,大質量恆星出現向中央沉降的趨勢,中心恆星密度大大增加,發生一系列恆星碰撞。
藍離散星自轉速度很快,質量都很大,通常都在太陽質量的75倍以上。
3、地獄行星
CoRoT-7b是一顆位於麒麟座,距離地球約500光年的太陽系外行星,是迄今為止發現的系外最小行星,質量為地球的1.6倍。
這顆行星距離母恆星只有約250萬公里,相當於水星與太陽距離的1/23,被恆星引力潮汐鎖定,一面一直向著恆星,一面一直揹著恆星,因此那裡的環境是冷熱兩重天。
面向恆星的一面溫度高達2000攝氏度左右,熔岩滾滾,而且不斷的受著熾熱的隕石雨轟擊,所以是一個地獄般的地方。
4、“索隆魔眼”
所謂“索隆”是美國魔幻大片《指環王》中的黑暗魔君,天文學界把南魚座中的一顆恆星雲稱為“索隆魔眼”,是因為這個像一隻人眼虹膜的盤狀雲看起來比較恐怖。
南魚座α(北落師門)是一顆南魚座中最亮的恆星,距離地球約25光年。2008年哈勃望遠鏡在這顆恆星“魔眼”中發現一顆新行星,是一顆類木行星,命名為南魚嘴b。
而這個”魔眼“那恐怖的“虹膜”實際上是熾熱的行星雲,就是恆星吸積盤殘留的能夠形成行星的一些物質。
5、小幽靈星雲
NGC 6369實際上是一顆恆星死亡後釋放的氣體雲,應該是一顆類似太陽恆星死亡,紅巨星膨脹漸漸散盡外圍氣體,留下中心部分變成一顆白矮星。
這些雲發出黯淡的幽光,就像一個幽靈,因此把它叫做“小幽靈星雲”。以上照片是哈勃太空望遠鏡2004年拍攝的,照片顯示了星雲的一些細節,揭示了死亡恆星散逸在太空的氣體。
由於恆星屍骸產生的紫外輻射,剝離了氣體中的原子,使附近區域離子化,就會呈現出明亮的藍綠色。而外圍邊緣區域離子化程度較低就呈現出紅色。
6、黑寡婦星雲
圓規座有一片星雲外形就像令人謂之色變的黑寡婦蜘蛛,是毒性最強的蜘蛛。
被紅背黑寡婦蜘蛛叮咬開始難以察覺,5分鐘後開始發作,3小時候大發作,發熱發痛、大汗脫水、肌肉麻痺、噁心嘔吐、心跳耳鳴、驚悸抽搐,不及時處理可導致死亡。
這個所謂黑寡婦星雲位於圓規座,由氣體分子組成,因其形象酷似一隻巨大的紅背黑寡婦而得名。
這團星雲位於銀河系平面上方,距離我們約10000光年。是一片體積巨大的星雲,裡面存在大量大質量年輕的恆星,這些恆星產生的輻射將周圍氣體吹進兩個方向相反的“氣泡”,因此形成了球莖狀的“身體”和“蜘蛛腿”。
上面是美國宇航局斯皮策太空望遠鏡拍攝的一副紅外照片。
由於銀河系的巨大,有很多稀奇古怪的天體和故事,這裡就簡單說這麼幾個,以後有機會再與大家分享。
時空通訊專注於老百姓通俗的科學話題,歡迎有興趣的朋友一起來探討。
時空通訊
銀河系是一個有著數千億顆恆星的龐大星系,當然這其中並非只有恆星,還有褐矮星、行星、衛星、小行星、彗星以及星雲等,此外還有白矮星,中子星和黑洞。
每一種天體都有它驚人的地方,比如恆星都是可以發光發熱的大質量天體,其內部都進行著劇烈的核聚變,導致恆星表面溫度在2500到數十萬K之間;褐矮星是質量僅次於恆星的天體,其內部的高溫高壓可以發生氘核聚變,所以褐矮星的表面溫度有的也很高;行星可以分為巖質行星和氣態行星,我們的地球是一顆行星,但是迄今為止還沒有發現哪顆行星和我們地球上的環境是一樣的,也就是說已發現的所有行星上,只有我們的地球上適合生命生存,即便是和我們的地球質量和體積都非常相似的金星但表面都完全不適合生命生存,而氣態行星上面壓力更是特別巨大,氫氣都能被壓成液態,其環境的嚴酷更是我們難以想象的;衛星、小行星和彗星上大都沒有空氣;而星雲的體積通常都十分龐大,可以橫跨數十甚至數百光年,其中的物質則非常稀疏,但裡面卻可以形成恆星。
但銀河系中最驚人的天體,毫無疑問還是銀河系的中心黑洞人馬座A*了,這是銀河系中質量最大的單一天體,相當於太陽質量的431萬倍,它是銀河系的質量核心,也是銀河系最早形成的天體,是銀河系最初的引力源,我們也可以把它叫做是銀河系的塑造者。
人馬座a*形成於宇宙誕生之初,是在宇宙大爆炸之後產生的物質高密度區域中直接形成的,並非由大質量恆星超新星爆發形成,所以甚至可以說它是與宇宙同齡的,形成之後它強大的引力就吸引了巨量的物質圍繞它運行,這些物質逐漸形成了大量恆星,進而形成了一個星系,這星系又吸引了它附近的星系向其靠攏,並融合到一起,在100多億年的時間中大約融合了數百個小星系,才形成了如今我們銀河系的規模。從這個形成過程也可以看出,人馬座a*是銀河系的最初引力源,是銀河系的質量和引力中心,所以可以靠不誇張的說人馬座a*就是銀河系的締造者。
在天文觀測上,人馬座A*表現為銀河系銀心位置一個非常強大的無線電波源,並且已經觀測到它大約每11分鐘自轉一圈,離其視界邊緣的轉速在光速的一半以上,根據它對旁邊天體的引力效應計算其質量為431萬倍太陽質量,而根據質量計算其直徑約4400萬公里,這個直徑雖然還沒有一些恆星大,但是其可視體積的直徑應該在這個數值的5倍以上,其引力場對周圍天體的影響範圍可達數百光年,有著很多的恆星在圍繞人馬座a*運行。
不僅如此,2010年時,道格拉斯·芬克拜納等天文學家用費米空間望遠鏡觀察到銀河系中心垂直於銀河系盤面的上下位置竟然存在兩個驚人的“氣泡”,它們各向外延伸約25,000光年,擴張的時速可達320萬公里,後來天文學家們把它叫做“費米氣泡”,其本質上屬於伽瑪射線噴流,它的產生就是由於是銀河系中心黑洞人馬座a*和附近大量的恆星共同造就出來的。
人類的方向
這個當屬於銀河系中心的龐然大物——半人馬座A*黑洞。
我們或許都聽過宇宙中很多驚人的天體,它們中也有很多分佈在銀河系裡。
暴力的超新星,宇宙燈塔中子星,甚至擁有超強磁場,距離數千公里就能吸走你身體裡紅細胞中鐵離子的磁星等等,它們很驚人,也很可怕。
但這些都比不過飢不擇食的黑洞,吞噬一切的黑洞,包括物質存在形式的空間和時間,在黑洞視界之內,奇點中心,時空失去了存在的意義。
1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西(1873~1916年)通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這就是今天我們稱之為史瓦西半徑的黑洞視界半徑解。
我們銀河系中心黑洞,通過上述公式,可以求的半人馬座A*的近似視界半徑(它自轉且有電荷,所以說近似)為2200萬公里的龐然大物。
它質量有400萬個太陽質量,統治著銀河系2000億顆的恆星和瀰漫的氣體塵埃,並在不斷進食長大。這種黑洞,一秒內吞噬一百個地球估計也不會打一次嗝。
擋不住的熵增
那恐怕是銀河系中央黑洞了吧。它有一個好聽的名字:人馬座A*。
聽起來似乎人畜無害的,但實際上,它卻是銀河系中最恐怖的存在。
它是銀河系中能量最強大的紅外線和X射線輻射源。它的直徑為4400萬公里,相當於水星到太陽的距離,質量達太陽的400萬倍,要知道黑洞這種超大質量的天體,能夠雄霸這麼大的宇宙空間,足見它的塊頭有多麼大。也正是因為它的超大質量,才能把整個銀河系聚攏在一起。
下圖是天文學家利用延時攝影拍攝的人馬座A*,也就是銀河系中心的天體運動情況,可以看到,黑洞周圍天體的運動明顯加快了很多。
超級黑洞就在那裡,只不過,你看不到它。
圍繞銀心黑洞公轉的恆星軌跡,時間跨度約為20年。
一直以來,雖然嘴巴張開了4400萬公里那麼大,但人馬座A*保持了溫和的脾氣,在過去數十萬年間已經沒有進食了。(數十萬年前,人馬座A曾吞噬掉一顆恆星)
當它終於捕獲了一顆恆星,那我們的夜空將上演一場超級煙火表演。下圖是我們假想的場景,到時,我們會藉此機會一睹黑洞的芳容。
屆時,地球的夜空將被它點亮,一顆比月亮還要亮的光源將出現在銀河的中心地帶,亮光將覆蓋整個銀河系,讓滿天的星斗都黯然失色。
現在一顆名為S0-2的恆星(其質量約為太陽的10-15倍。)正在人馬座A*周圍遊弋,如果人馬座A*想進食,那它將是最好的獵物。
這場天文奇觀會在何時發生,還不得而知。
科學重口味
我們的銀河系只是宇宙中一個普普通通的棒旋星系,和我們的太陽在銀河系中的地位差不多,然而雖然現在很多人都知道自己生活在宇宙中一粒小石子上,但很多人從沒在心裡接受過這個事實,所以讓人們瞭解宇宙的壯闊與神秘就顯得十分必要了。
我們的銀河系算是宇宙大爆炸後形成的第一批星系之一了,因為宇宙年齡才138.2億年,而銀河系年齡就達到了136億年,而我們太陽系46億年前才出現,人類在百萬年前才出現。
銀河系中最驚人的天體其實就藏在那明亮的“銀核”深處,在那炫目的白光後面隱藏著一個400多萬太陽質量的超大黑洞“人馬座A*”,它那強大的引力像粘合劑一樣使得上千億顆恆星不至於分崩離析。
自從卡爾.史瓦西通過引力場方程得出黑洞的存在後,人類通過射電望遠鏡已經發現了很多由大質量恆星坍縮而成的黑洞,今年年底之前人類還會獲得有史以來第一張黑洞照片,但人馬座A*這種重達400多萬倍太陽質量的黑洞究竟是如何形成的,一直是一大謎題。
尋常黑洞都是數倍太陽系質量的恆星坍縮而成的,而目前發現的質量最大恆星R136a1才265倍太陽質量,因此有科學家認為人馬座A*是由銀核中一群黑洞不斷融合後形成的,甚至有科學家現在為止人馬座A*附近都還有數以萬計遊蕩的黑洞。
宇宙探索未解之迷
有人說銀河系最驚人的天體就是銀河系中心的超級黑洞,那麼能逃脫這個黑洞魔掌的天體是否更驚人呢?
先來說銀河系中心的黑洞。它就是人馬座A黑洞。它的直徑有2000萬km,質量是太陽的400萬倍。它帶動著銀河系所有恆星圍繞它旋轉。
我們知道黑洞的引力大到連光也無法逃脫,但科學家們也親眼目睹了一顆恆星經過銀心超級黑洞時,被黑洞吞噬的震撼情景。
有那麼一些勇士天體挑戰黑洞的威嚴。
近段時間,天文學家觀測到一個特殊的天體,從人馬座A黑洞的吸積盤掠過,卻毫髮無損的逃過巨大的引力。
據科學家瞭解,這顆恆星密度很高,一開始猜測它只是氣體雲,為其命名為G2。
但觀察一段時間後,發現它並未被銀心黑洞吞噬而產生結構分離的現象,於是天文學家認為它是顆恆星。當它運行到黑洞視界範圍時,仍然保持原來的結構,並未因黑洞吸積發生較大程度的外形改變。
天文學家不由得很好奇,但至今也不知道它從何而來。
它現在正逐漸向地球移動,速度從1000萬km/時加速到1200萬km/時。隨著它與地球越來越接近,科學家對它的瞭解也會越來越多。
弄潮科學
以目前人類的認識水平來看待宇宙,不見得比螞蟻對地球的認識深刻。
宇宙之大,浩淼無邊,宇宙之複雜,自人類起源以來還不明就裡,宇宙中的天體種類繁多,總會讓你出其不意,難以想象。
銀河系僅僅是宇宙的一部分,同樣則非常複雜。其中最常見的莫過於恆星、行星、小行星、衛星、彗星、流星體、星際物質、星雲等等,其中最基本的是恆星和星雲。就這些常見,天體都有驚人之處。如月球為何總把其一面朝向地球;如地球上為何有生命乃至智慧生物;太陽為何有巨大能量釋放;哈雷彗星為何有76年的迴歸週期等等。
還有一些在探索中的天體,如瞬間爆發的超新星,質量巨大引力巨大而體積不大的黑洞。前者沒有讓你搞清楚是怎麼回事它就沒有了。黑洞基本上只進不出,連光線都能吸引進去,內部結構如何,難有獲取內部信息渠道。
但我個人覺得,目前人類的首要任務是保護好地球本身的環境,讓人類有一個較長的生命週期,這樣才有可能怕你人類長期探索宇宙的奧妙。
快樂老嗲
說到銀河系中最驚人或者最奇特的天體,這裡介紹一種可能存在並且十分罕見的天體——索恩-祖特闊夫天體,它最早由索恩(因為引力波的發現而獲得2017年諾貝爾物理學獎)和祖特闊夫兩位天文學家提出來。這是一種十分特殊的恆星,外部是尺寸巨大的紅巨星,而在其內部則存在一顆中子星。
除了紅矮星之外,其他恆星在晚年耗盡氫燃料之後都會經歷劇烈的體積膨脹,由此演化為紅巨星。如果恆星在誕生之初的質量介於太陽質量的8至20倍之間,它們最終會發生超新星爆發,核心將會坍縮成為緻密的中子星。
在宇宙中,雙星系統比較普遍,例如,天狼星就是一個雙星系統。雙星系統中的恆星基本上都是在同一團星雲中形成,並且形成時間也是差不多。倘若質量較大的那顆恆星最後能夠演化為中子星,那麼,在超新星爆發的過程中,由於能量釋放不是對稱的,所以中子星的軌道將會發生變化,它的軌道就有可能變得與伴星相交。
當質量較小的伴星最終演化成紅巨星時,中子星將會進入紅巨星之中,形成索恩-祖特闊夫天體。由於阻力作用,中子星會不斷螺旋進入紅巨星的核心之中,並與核心發生合併。如果中子星和紅巨星核心合併之後的質量大於3倍太陽質量(奧本海默極限),它將會進一步坍縮成黑洞,由此還會引發外層爆炸成超新星。如果合併之後的質量沒有達到演化成黑洞的極限,那麼,原先的中子星只會進一步增大質量,而外層則會形成一個吸積盤。
雖然索恩-祖特闊夫天體在理論上是存在的,但目前還沒有確認發現這樣的天體,只是找到極少數的候選天體。這種特殊的天體十分罕見,比黑洞要少得多。理論上,在擁有上千億顆恆星的銀河系中,可能只有20至200個索恩-祖特闊夫天體,而目前只找到了一個候選天體——距離地球大約900光年的寶瓶座U。這種天體的存在時間十分短暫,可能只有幾十萬年的時間。
火星一號
答:銀河系中有一些特殊的恆星,還有一個430萬太陽質量的黑洞。
海山二
海山二也叫船底座η星,是一顆非常特別的恆星,也是一顆非常危險的恆星,距離地球7500光年,質量超過100倍太陽質量,絕對亮度是太陽的500萬倍。
海山二雖然距離地球很遠,但是這樣一顆高光度藍變星,隨時有可能發生超超新星爆炸,屆時地球也將受到影響,甚至會造成一次生物滅絕事件。
早在1843年4月份,海山二就發生過一次偽超新星爆發,當時視星等達到了-0.8,僅次於天狼星成為夜間第二亮恆星,也算是銀河系中的一顆超級炸彈。
超超新星是比超新星還極端的天文事件,一旦海山二爆發,周圍數十光年內的恆星系統都將被摧毀,數百光年內的文明毀於一旦,數千光年外的地球也將受到影響。
中心黑洞
在銀河系中心,也就是人馬座方向,存在一個極強的X射線源,科學家經過幾十年的研究,發現這個X射線源是一個看不見的大質量天體,周圍的恆星都繞著這個未知天體運行。
最終科學家確定未知天體是一個超大質量黑洞,約430萬太陽質量,距離地球2.6萬光年,對應史瓦西半徑為1200萬公里.
銀河系中心黑洞就如一個恆星粉碎機,在黑洞附近,都是一些古老的恆星,平均年齡超過100億年,這顆恆星不斷地吞噬恆星,使自身質量不斷增加,也算是銀河系中最極端的天體了。
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