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宇宙是由数不清的星系“小岛”组成?

广袤的宇宙如同宽广的大海,而点缀其中的繁星,就如同大海中散落的岛屿。每一团繁星都是一个——宇宙中的岛屿

整个世界是由一个又一个的小岛,以及小岛之间的海洋所组成的吗?

如果你生活在大陆上,你不会有这样的想法。如果你是个能看到电视听到广播拿着电话和别人轻松交流的现代人,你当然知道,世界不是由一个个小岛组成的。

可是,如果你出生在南太平洋上的一个小岛上,身旁是千百年来祖先居住的茅屋和岛民们赖以为生的渔船,偶尔有些附近岛屿的人来这里做客。这里没有任何现代化的新玩意,你对世界的看法也就不那么“现代”了,你的世界图景也许就是一片无边无际的海洋和海洋中如繁星般的海岛。

云雾状的光斑

几百年前,人类仰望星空,就如同岛民眺望大海。凭借肉眼,人类能够看到银河系的诸多恒星,甚至用肉眼还可以看到,在仙女座方向上有一个云雾状的光斑,天文学家们起初猜想,它大概如同漂浮在蓝天上的白云一样,是一块漂浮在宇宙中的巨大、发光的气体尘埃云,因此人们把它叫做“仙女座大星云”。

早在1755年,德国著名哲学家康德就对这团宇宙中的“云雾”提出了不同的看法。他觉得,这个昏暗的光斑似乎并不是什么云雾,而是一个巨大的恒星集团。仙女座大星云其实和银河系一样,都是由无数个恒星系统(包括围绕恒星运转的行星、卫星等)组成的,只是距离我们地球太遥远了,仙女座大星云才看起来像云雾状的光斑。

由于当时的人认为,银河系就是全部宇宙。仙女座大星云以及其他一些光斑既然是和银河系平起平坐的天体,康德于是发明了一个新的名称“岛宇宙”,来表示这些光斑状的天体。因此,康德眼中的宇宙,是一个又一个“岛屿”组成的,每一个“岛屿”就是一个恒星群。

宇宙中的烛光

在康德的时代,科技还没有发达到可以验证他的假设的程度。仙女座大星云到底是气体尘埃云,还是恒星集团呢?当时的人们争论不休,却缺乏有力的证据支持其中的一方。

直到20世纪初,望远镜制作越来越精良,太空中的秘密也逐渐被揭示,人们借助望远镜,终于看清了遥远云雾背后的世界。

虽然大多数恒星都和我们的太阳类似,但恒星家族的成员是千奇百怪的。比如有一类恒星叫做造父变星,它们的亮度会有规律地起伏变化,由暗到明,再由明到暗。根据造父变星亮度变化的周期,人们可以计算这颗恒星到地球的距离。因此,天文学家称造父变星为宇宙中的“标准烛光”,因为我们可以用它来测量宇宙中遥远的距离。

有趣的是,夜空中为我们指明方向的北极星,就是一颗造父变星,它的光变周期(由明到暗,再由暗到明的时间)接近4天。造父变星的光度都非常强,它们不仅出现在银河系的边远地区,而且散布于银河系外的星系中,它们定期地“眨着眼睛”,告诉人们:“不要费神找了,我就在这儿。”从而,人们可以把更遥远的空间度量出来。

利用精良的望远镜,天文学家在仙女座星云中发现了造父变星。1923年,美国的天文学家哈勃通过造父变星测出了仙女座星云到地球的距离:100万光年。在此之前,人们已经测量出银河系的直径约为10万光年,并认为整个宇宙就是这么大,在银河系边缘漂浮着一些星云,如仙女座星云,等等。而哈勃的新数据表明,那些星云距离地球是如此地遥远,将宇宙局限于银河系的体积范围内,是有点坐井观天了。

哈勃判断,那些所谓的星云,应该是与银河系一样的星系,只是距离太遥远,在我们的视野中仅能呈现云雾状。哈勃的结论和哲学家康德的猜想完全吻合。人们终于承认了岛宇宙的存在。宇宙的边界从银河系向外扩大了,康德发明的岛宇宙的说法也被一个新名词——星系所代替。因为,宇宙只有一个,岛宇宙的概念容易让人产生误解,以为世界是由许多宇宙组成的。

正是由于对宇宙中星系的研究,哈勃获得了“星系天文学之父”的美誉。哈勃也为自己的成就自豪,渴望能够获得科学家的最高荣誉——诺贝尔奖,可惜诺贝尔奖没有设立天文学这一奖项。1953年,当评奖委员会正考虑授予他诺贝尔物理学奖时,哈勃逝世了。

今天我们知道,可见宇宙有约一千亿个星系,星系之间彼此相距遥远,如同点缀在海洋中的小岛,每个星系平均有一千亿颗恒星。这是多么巨大的由星系“岛屿”组成的宇宙!这个宇宙的结构仍是很多天文学家探究的课题。

微风吹拂的宇宙

在海洋中的岛屿之间,有洋流穿过,定期地携带来鱼群,维持岛民的生计。而宇宙中的岛屿——星系之间相距遥远,人们一度认为,它们彼此之间是孤立的,自从大爆炸时诞生至今,它们彼此远离,老死不相往来。

星系彼此之间真的如此冷漠吗?新的研究表明,星系之间利用星系风彼此“打招呼”。

星系风其实是由星系吹出的带电粒子流。星系里有许多质量巨大的恒星,由于温度和压力的改变,会释放出一些物质,以带电粒子的形式飞出星系之外。星系里的超新星爆发也会释放出大量的物质。此外,星系的核心地带往往是食量巨大的黑洞,不断地吞噬周围的物质。黑洞在吞噬物质的过程中,也会释放出强烈的带电粒子流。

人们向大海中扔一些漂流瓶,就可以确定洋流的流向。但是,我们却不能轻易地观察到星系风,因为目前我们还无法跑到两个星系之间,去扔哪怕一张薄纸。天文学家能够了解到星系风的存在,是因为星系风从星系里向外吹送的过程中,与星系之间空间的某些粒子碰撞,产生了可见光、X射线、无线电波,正是测量到了这些辐射,人们证实了星系风的存在。

通过对星系风的观察,人们还发现了一些有趣的现象。比如,星系风在星系的周围不是均匀分布的,这些带电粒子流经常会聚集成一团一团的,尤其是当炽热的星系风气体碰撞到寒冷的星系内或星系间物质时,这种团块状结构更明显,就好像星系风被冷冻住了。因而,在星系“岛屿“的周围,好像包围着许多不规则的泡泡,在这些泡泡的周围,环绕着一些丝状辐射的结构,这种结构甚至在距离星系中心十分遥远的地方仍然存在。这些丝状结构彼此牵连,说明星系风的确对星系及星系之间的广袤空间产生了很大的影响。

星系风的发现,使天文学家认识到,星系并不是一个个孤立的小岛,它们之间通过星系风彼此交流着,交流的不是话语,而是带电粒子。

站在海洋中的小岛上,仰望星空,宇宙由数不清的“小岛”,即星系组成,“小岛”之间,有星系风激荡徘徊。这才是宇宙的真实面貌吧。

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