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2012年暑假高中科技文阅读素材之探索宇宙:肥胖的“室女”.doc

上传人:高**** 文档编号:418795 上传时间:2024-05-27 格式:DOC 页数:3 大小:42.50KB
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资源描述

1、肥胖的“室女” 黄道12星座中的室女座幅员辽阔,是天空中面积第二大的星座。在北半球,每年5月下旬的晚上9点左右,室女座升上中天。这时面向南方,很容易找到它的主星室女座(中国称之为角宿一)从而确定室女座的位置。要找到角宿一,也可以顺着北斗七星勺把儿的弧线,先找到牧夫座的大角。沿着这条曲线继续向南找,再经过差不多同样的长度,就是角宿一。室女座肉眼可见(亮度超过6等)的恒星有95颗,其中的主要亮星近似排列为一个东北-西南走向的Y字形,角宿一就在这个Y的底部。 室女座象征古希腊神话中掌管万物生长的农业女神得墨忒尔。传说农神的女儿珀耳塞福涅被冥王哈德斯拐跑,虽然由宙斯出面找回,但已经成为冥后的珀耳塞福涅

2、虽然返回母亲身边但也无法长住,每年都有一半时间要在地府度过。于是每当农神母女团聚时,万物便恢复了生机,这段时间就是春夏两季;而当女儿回到地下时,农神思女心切,无心农事,大地便不长谷物,树叶凋落,这就是秋季和冬季。这样,每当春天来临的时候,室女座就从东方地平线升起,而到了冬天,人们就看不见它的光芒了。 室女座虽然是天空中第二大星座,可是亮星不多。只有农神手中的麦穗室女座角宿一亮度超过了1等,达到了0.9等,是天空中排行第16的亮星。角宿一距离地球260光年,是一颗巨大的主序星,质量大概相当于10个太阳,半径也比太阳大5倍,光度则是太阳的1700倍,表面温度也很高,达到了25000,发出的光呈现出

3、白色。除了角宿一,室女座还有5颗比较亮的星,分布在Y字形的两个分叉上,其中包括3.5等的室女座、2.6等的室女座、3.4等的室女座、2.9等的室女座和3.4等的室女座(角宿二)。而其余的星就都很暗了。 星系的海洋 恒星不够耀眼的室女座却是拥有最多星云的星座之一,肉眼可见的星云就有16个。说起星云,这些云雾状的天体实际上分为两类,一类就是真正的气体云,距离地球不是很远,就在我们银河系之内;而另外一类就是和我们银河系一样的,由数千亿颗恒星组成的星系。室女座的这些星云其实就是星系,其中最著名的要数草帽星系M104了,这个漩涡星系侧面对着地球,看起来就像一顶墨西哥草帽。这16个星系距离地球远近不等,大

4、约都在6000万光年左右。 其实室女座中的星系不仅是肉眼看见的这16个,而是有2000多个,它们共同组成了室女座星系团。整个星系团的质量相当于几千个银河系的质量,星系团的半径足有700万光年。这个巨大的星系团是银河附近宇宙空间的主宰,以室女座星系团为中心,包括我们的银河系在内的众多星系和星系团都受它的引力的影响,组成了一个超星系团。室女座星系团的巨大引力正拉扯着附近的星系向它运动,我们银河系有朝一日也会落入室女座星系团中。所以在我们看来,室女座星系团内的星系并不符合宇宙膨胀规律,因为它们都在向星系团中心运动,所以不但没有红移,反而是在蓝移。 其实,星系们喜好群居,宇宙中充满了室女座星系团这样的

5、结构。按照现在天文学界的主流观点,宇宙中物质的结构是在引力的作用下,从小到大,按等级成团的。也就是说先有星系,然后星系们聚合成为星系团。而星系团是宇宙中的物质能形成的最大的自引力束缚结构,也就是说星系团中的星系的引力势能和星系运动的动能已经达到了平衡状态。而超星系团虽然也是通过引力相互联系起来,不过不是平衡状态。而比超星系团更大的范围,引力就显得力不从心了,再无法对抗宇宙的膨胀。 星系团中隐藏的暗物质 看上去是由众多星系组成的星系团中其实还聚集了大量的气体,这些气体的质量相当于(甚至超过了)星系团中所有星系质量的总和。由于星系团强大的引力场,这些气体的温度非常高,会发出强烈的X射线辐射。到达地

6、球的X射线,由于地球大气层的吸收,我们在地面上一般是探测不到的。不过地球上的人们如果能看到宇宙的X射线,那么夜空就真的如同梵高的名作星空中描绘的那样,醒目得不再是点状的恒星,而是圆盘一样的星系团。 就算加上了气体,也还不是星系团的全部。通过对星系团发出X射线亮度的测量就可以得到星系团中气体的质量,加上星系们的质量,就可以得到一个星系团的总质量。但是,还有别的方法可以测量星系团质量。由于星系团的强大引力场,成员星系们也在高速运动着,平均的相对速度可以达到每秒数千千米。天文学家发现,通过这个速度用力学方法可以测出整个星系团的质量,但是测出的质量一般要比其它方法得到的质量大5到10倍。这正是暗物质概

7、念被提出来的原因之一,多出来的质量就是暗物质。这样一来我们知道,星系团的质量是由星系、气体和暗物质共同构成的,在星系团中暗物质如同一个球状的晕包裹着众多星系和气体,质量也要大得多。 奇特的类星体 穿过众多星系,在室女座更深处还有一种奇异的天体类星体。以前天文学家用射电望远镜曾经发现了许多辐射无线电波的天体,在寻找这些天体在光学波段的对应天体时,无意中发现了类星体。因为射电望远镜没办法确定射电源的精确位置,所以天文学家要想一些其它的办法。1962年底,射电源3C273正好被月亮挡住,由于月亮每时每刻的位置现已推算得很准,只要精确记下射电源被遮掩的时刻就可推算出它的位置。利用这一机会,澳大利亚天文

8、学家准确地定出了3C273的位置,然后通过和光学观测的对比,确定射电源3C273其实就是室女座中一颗昏暗的13等“星”。天文学家立刻利用光学望远镜测量了它的光谱。可是新的问题接踵而来,这颗“星”的光谱非常奇怪,有些谱线从未见过,难道它上面有人类未知的新元素?有科学家指出,这些奇怪的谱线其实就是最常见的氢元素谱线,不过是发生了大的红移,偏离原来的位置很远。红移对天文学家来说也是司空见惯了,大家都已经知道宇宙在膨胀。不过这颗“星”的红移非常大,而膨胀宇宙中红移越大距离越远,如果这红移确实是宇宙膨胀引起的,那么3C273相当于距离地球几十亿光年。 13等星的确很暗,可是放在几十亿光年之外还有13等,

9、那这个天体本身的光度就太惊人了,它绝对不是一颗恒星,甚至几千亿颗恒星也达不到这个光度,而要把成百上千个银河系的光加起来才行。偏偏3C273的体积又非常小,尺度大概只有1光年。天文学家们也无法想像什么样的能源可以释放出这么强大的辐射,因此有人怀疑它其实没有红移显示的那么远。于是3C273 身份就成了一个谜,由于看起来像恒星,天文学家就称它为类星体了。在这之后不断有类似天体被发现,类星体的身份之谜也就成了天文学上的著名难题。 难题总有解开的一天。后来,通过对超大质量黑洞的研究使得天文学家们发现了比核聚变远远高效的能源,就是引力能。星系中心的超大质量黑洞不断吞噬星际介质,这些气体落入黑洞的过程中,引力势能释放出来转化为动能,再由于摩擦转化为热,导致黑洞附近发射出无比强烈的辐射。奇怪的类星体实际上就是遥远的超大质量黑洞,它们的红移的确来自于宇宙膨胀。3C273这样的类星体是宇宙中最亮的天体,也是我们所能观测到的最遥远的、最古老的天体。 巨大的星系团,剧烈爆发着的类星体,室女座虽然表面上只有女神手中的麦穗耀眼,可其实星空深处有着丰富的内涵呢。

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