近期天象变化及其给我们的启示(二)



【正见网2005年03月05日】

(3) 频繁的超新星和伽马射线爆发

超新星爆发和伽马射线爆发是宇宙中威力巨大的爆炸。新星爆发是指恒星在死亡之前发生爆炸,在短时间内释放出大量能量的现象。现在观测到的超新星爆发频率为大约每天一次。伽马射线爆发是比超新星爆发更为猛烈的爆炸,一次伽马射线爆发发出的能量超过太阳在100亿年内所释放出的总能量,是超新星爆发放出能量的5倍左右。科学家们推算,如果一次伽马射线爆发发生在离地球50亿光年以内,发出的射线足以把地球上的生命全部毁灭。

伽马射线爆发发生的具体原因目前科学家们还不清楚,但是在过去十几年来的观测表明伽马射线爆发均匀的随机的分布在宇宙的空间中。目前科学家们观测到发生的伽马射线爆发频率也是每天一次。但是因为伽马射线爆发均匀随机分布,大多数爆发我们观测不到,科学家们估计伽马射线爆发每天发生的实际数目约为500次。如此频繁的剧烈爆炸足以说明我们的宇宙正经历着巨大的变化。


超新星爆发 伽马射线爆发示意图



(4) 大量星体的产生或毁灭

科学家们除了在碰撞星系中发现碰撞引发的大量星体产生外,在其它星系中也发现了大量星体的诞生或毁灭。而观测到这些景象的的星系似乎遍布整个宇宙,从我们银河系内和与我们近临的星系,到位于我们目前能观察到的宇宙边沿,从新生的星系到古老的椭球状星系,都发现了大量新星迅猛诞生(Starburst)的星系。

以下的报导都来自NASA的新闻中心(http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/
releases/):

1992年6月2日:观察到Arp220中强烈的星体诞生。

1994年1月14日:观测到星体Eta Carinae濒临毁灭, 该星体距离地球10000光年,是已发现的最亮的星体之一。

1995年2月20日:观察到星系NGC 253中新星体迅猛诞生,新星诞生区范围长达1000光年。

1995年8月28日,哈勃望远镜在球状星团M4中发现大量行将死亡的星体--白矮星。

1995年11月2日,观察到一个被称为“鹰”的星云,大量新星的诞生正在酝酿之中。该星云距离地球仅6500光年。


“鹰”星云中的创生之柱

1997年10月29日:古老球状星团47 Tucanae中发现新生星体。

1998年3月19日: 发现行星星云NGC 7027中心一个行将死亡的星体。

星云NGC 7027中心一个行将死亡的星体

1998年6月11日:观测到星系NGC 4314外围有一个明亮的新星圆环,里面包含大量新生星体。


星系NGC 4314

2000年1月6日:观测到NGC 4214新生星体发出的强烈的光焰照亮了整个星系。该星系距离地球1300万光年。


NGC 4214新生星体发出的光焰

2000年8月3日:哈勃观察到M15星团中一个行将毁灭的星体。

2000年9月21日:科学家观测到一个离地球450光年的两个变化迅速的新星。对它们的连续观测表明,它们的面貌变化非常快速,显示它们正经历剧烈的变化。

面貌多变的婴儿星体

2000年10月5日:观测到银河系临近的小麦哲仑星云N81区域中大量星体正在诞生,耀眼的新星把周围照得透亮。该区域距离地球16万光年。

2001年1月4日:发现银河系邻近星系NGC 6822大量新生星体发出的辐射。NGC 6822是距离银河系最近的星系之一。该星系中星体在400万年前突然迅猛诞生,这在天文上是一个极短的时间。

2001年5月31日:哈勃望远镜观测到NGC 1512中令人吃惊的长达2400光年的“婴儿”星体环。


星系NGC 1512

2001年7月19日:在斯蒂芬5星系组(Stephen's Quintet)发现三个新星诞生区,新星诞生于星系组中星系的碰撞。

2001年7月26日,哈勃望远镜发现成千上万的新星体正在庞大的塔兰图拉蜘蛛(Tarandula)星云中涌现,其中的新恒星幅射的紫外线和向外喷射出的高速物质粒子交织成一副创生和毁灭的织锦。


织锦般的塔兰图拉蜘蛛(Tarandula)星系

2001年8月16日:观察到星系NGC 3079中强烈的星体诞生活动。新生星体产生的高速粒子流冲击星系中的气体形成的“气泡”。

2001年9月6日:观察到星体暴生(Starburst)星系NGC 3310,新生星体发出的强烈的辐射照亮了星系中心。

2001年12月6日:观测到临近星系NGC 6822的一个庞大的“星体制造工厂”--新星体诞生区,其中新星发出的光宛如摇曳的萤火。这个星系距离地球163万光年。


NGC 6822新星发出的“萤火”

2002年2月7日:观察到一个“反旋星系”NGC 4622,它的外臂中存在大量的新星体。

与众不同的反旋星系

2002年4月30日:观察到被称为“创生之柱”的锥状星云NGC 2264,其中的巨大的气体不久将会演化成为星体。


锥状星云NGC 2264:孕育新星的“创生之柱”

2002年9月5日:观测到“环中之环”星系中存在大量的新生星体。


奇妙星系“环中之环”

2002年12月19日:哈勃望远镜观测到正在形成的微小星系--POX 186。其大小只有900光年,含有1000万个星体。相比之下,我们银河系大小是10万光年,包含100亿个星体。

2003年12月4日:观测到我们银河系近临星系NGC 604中大量新生星体发出的灿烂光焰。NGC 604离我们仅270万光年,其中的星体非常年轻。


银河系近临星系NGC 604发出的太空焰火

2004年2月3日:科学家观测到白矮星系NGC 1569中发现大量的新星诞生活动。科学家认为在2500万年前该星系中突然诞生大量新星。

同时,钱德勒望远镜也发现了大量类似的现象:

2000年5月17日:对哈勃北方天区深场影像(Hubble Deep Field North)的观察发现星体剧烈诞生的证据。

2001年6月5日:观察到新星体暴生星系触角(Antennae)星系中十几个强烈的X-射线源。


触角星系中璀灿的光源

2002年12月8日:观测到年轻的星体团簇RCW 38大量的新生星体发出的强烈X-光,科学家推测直到今天这个新星体还在产生大量的星体。RCW 38距离地球仅6000光年。


年轻的星体团簇RCW 38中的宝石般的新生星体

2003年5月26日:观察到两个正在形成的“太阳系”,TW Hydrae 和 HD 98800,它们距离地球仅180光年。

(5) 银河系的变化

目前来自众多天文望远镜的观测数据显示,银河系也已经或正在发生着剧烈的变化。

2001年9月5日:钱德勒望远镜网站新闻报道,科学家观察到银河系中心超级黑洞附近发出强烈的X-光,可能是黑洞吞食了周围的星际物质所产生。

2002年1月9日:钱德勒望远镜拍摄到美丽的银河系中心的高能全景图,显示出银河系中心新生星体,黑洞和高热气体的剧烈活动。


银河系中心绚丽多彩的景观

2002年6月11日,太空新闻网报导,在2002年6月新墨西哥州ALBUQUERQUE举行的美国天文学会第200周年年会上,克利斯・马丁报告了他们的一项研究结果。该研究表明,我们银河系正在進入一个新的时代,一个庞大密集的星际气体圆环正在银河系中心附近汇集,其密度将达到能够高频产生新星体的程度,新星诞生的频率将高达目前的100倍,银河系的景观将会非常绚丽。

即将产生的新星体很多是一些大质量短寿命的星体。当它们死亡时,它们以高速释放的重质量元素,成为星系中其它长寿命类似于我们太阳一类星体的种子。该项研究者指出,现在我们银河系大约100年能看到一次超新星爆炸,到那时,我们将可以每年看到一次。克利斯・马丁(Cris Martin)和他的同事利用位于北极的一个天文望远镜观测到的从气体环中的一氧化碳发出的亚毫米波段幅射分布图,估计了气体环密度。研究表明,气体环中分布着相当于数百万个太阳质量的物质,气体环已经接近临界密度。超过临界密度时它就会形成一到两个坍缩于星系中心的气体云,从而引发星体的诞生。这种情形大约五亿年发生一次。天文学家们曾经在其它的星系中观察到类似的星体暴生的活动。在新星暴生时,一些物质在被银河系中心黑洞吸收时,其能量会以两束电磁幅射的形式沿着黑洞转轴发出。“巨大的新星暴生可以将银河系从目前的状态变为类似于M82星系的一类活跃的星系。”斯塔克说,“幸运的是,能量束飞行的方向是离开银河系平面的,否则的话,地球上的生命就会周期性的完全灭绝。”该研究揭示了银河系超新星时代的来临。斯塔克暗示我们人类可能有机会目睹这壮观的宇宙“焰火”。(http://www.space.com/scienceastronomy/astronomy/boom_times_020610-1.html)

2002年7月22日太空网报导,银河系的巨型气云W49内发现有100多颗新星体。所有这些星体至少比太阳大15倍,有些甚至比太阳大120倍,显得非常强烈活跃。目前虽然用光学技术难以观察到这些新星体,但是它们发出的无线电波和红外线及其它射线致使它们能够被科学家探测到。欧洲南方观测台的Nicole Homeier说,“我们在那里发现了四个大质量星团,星体质量是我们太阳的120倍──是正真的‘导弹’,以难以置信的星际强风和强烈的紫外线轰炸着周围。” Nicole Homeier 和她的同事Joan Alves运用欧洲南方观测台设在智利的3.5米新技术望远镜上的红外相机对W49中一个特殊区域W49A進行了观测。“无线电天文学家早就知道W49A是银河系中最强大的星体形成区域之一,“Alves说,“实际上我们的发现很令人吃惊:该星际母体区域远比我们开始想象的大,而且还没有停止形成星体。我们现在有证据表明该区域有100多颗新星体,要比我们迄今所知道的若干个要多得多。”

2002年11月8日太空网(http://www.space.com)报导,天文学家们用哈勃望远镜在银河系内观测到一个正在”奔逃“中的黑洞。这次发现的黑洞代号为GRO J1655-40,这是迄今发现的第一个在银河系内部快速飞行的黑洞。 天文学家表示,新发现的黑洞就象出膛的炮弹一样在飞奔,时速达到40万公里,比邻近恒星运动速度快4倍。其跑动速度如此之快,证明它很可能是在超新星爆发过程中被“投掷”出来的。目前其运动大致方向是朝着地球飞来。

2003年1月3日,《科学》杂志刊发了一期特别期刊介绍银河系中球形星团中发生的巨变。对银河系球形星团的观测发现了许多震憾人心的大变动。天文学家指出如果我们能够在距离星团核心较近的区域观察这些球形星团,我们会发现那里的夜空无比绚丽多彩。其中罗伯特・伊里恩(Robert Irion)教授的文章“银河系中不平静的群星”集中介绍了在银河系球形星团中观察到的壮观景象。 在地球上,在距离太阳几光年之内我们只能看到为数不多的几个恒星,但是在这些球形星团附近却有十万个以上的恒星。这么多星体荟萃在这么小的空间里,因此星团里面热闹非凡,众多的双星系统以几小时,甚至以几分钟为周期互相环绕着,脉冲星一分钟自转上1000周,他们运动的轨道互相交叉穿越。在计算机模拟图象中,众多的星体就象绕着街灯飞行的一大群飞蛾。星体之间的相互作用的景象使人眼花缭乱。星团中星体的相互作用使许多星体被抛射到星团外围或远离星团的空间;许多星体甚至互相碰撞成为新星体。


群星荟萃的银河系球形星团

2003年1月6日,太空网新闻报导,天文学家在对银河系中心特大质量黑洞進行了长达163小时的观测。美国钱德勒X射线观测台提供的新数据表明,我们银河系中心的黑洞活动频繁,每天都发生着爆炸,偶尔还发生大爆炸。(http://www.space.com/scienceastronomy/ cosmic_monster_030106.html)

2003年1月6日,太空网新闻报导,天文学家发现银河系被一个以前没有见过的、由古老的星体所组成的巨环所环绕。新发现的圆环上大约有1亿到5亿颗星体组成,在银河系边缘外发现了这么多星体,对天文学家是个惊讶。
(http://www.space.com/scienceastronomy/milkyway_ring_030106.html)

银河系星环

2003年1月7日,哈佛-史密斯索尼安天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)网站报导,勒斯・罗贝尔(Alex Lobel)领导的一国际天文学家小组在西雅图召开的第201届美国天文学会议上宣布,他们在2000年观测到了超巨星Rho Cas发生的巨型爆发,其爆发喷射物的质量是地球的1万倍。该星体爆发所损失的质量比以往观测到的其它任何一次爆发都要多。Rho Cas (Rho assiopeiae)属于银河系中的仙后座星群。
(http://cfa-www.harvard.edu/press/pr0302.html)


Rho Cas 爆发示意

2003年5月27日每日科学网站(http://www.sciencedaily.com)报导,银河系中正在形成众多的“太阳系”。以佛罗里达大学天文学家为首的研究组利用位于亚利桑那州直径两米的天文望远镜在银河系的猎户座(Orion)和英仙座(Perseu)的年轻星体团簇中发现了7个正在形成的行星的气体圆盘,使类似的准行星系统在数量上翻了一番。

这些由巨大气体云团组成的圆盘,围绕着各自的婴儿星体,距离地球约1000光年。这些旋转的圆盘中的气体有的会被中心正在形成的恒星吸收,有的会汇聚成块而演化成行星,整个系统最终会形成类似我们太阳系的二维行星系统。另外研究组还发现,行星在这类圆盘中形成的速度比科学家们原先认为的要快得多,形成时间大约为三百万年而不是过去认为的一千到一千两百万年。这一时间对于寿命为上百亿年的恒星而言是极为短暂的。令人吃惊的是,这次发现的圆盘出人意料的大,比原先发现的圆盘大10到100倍,每个圆盘的直径横跨上千个天文单位(一天文单位为从地球到太阳的距离)。而我们太阳系的直径为仅60个天文单位。2003年9月24日太空网消息,美国弗吉尼亚大学和马萨诸塞大学的科学家通过观测发现,数以千计的星体正从邻近的人马矮星系剥离,象意大利面似的缠绕着穿过進入我们银河系;人马矮星系正被银河系吞噬,目前它只剩下先前的痕迹。人马矮星系质量要比银河系小一万倍。从可见光看,人马矮星系中的星体光线朦胧。“假如人们有双对红外线敏感的眼睛,人马矮星系的内部就会成为掠过我们天空的一个显著的景观”,弗吉尼亚大学天文学教授Steven Majewski说,“但是在可见光波长段,它们在无数穿过的星体和朦胧尘埃中,变得模糊不清,跨过巨大区域的人马矮星系就被隐藏起来看不到。” Majewski说,“人马矮星系的众多星体正朝我们现在在银河系的位置大量落下。外来星系的星体现在离我们相对很近。”

研究人员之一、麻塞诸塞大学的Martin Weinberg说,“人马矮星系长期被银河系所吞噬,目前正处于濒临解体的最后时刻”。他说, “人马矮星系残骸痕迹的形状表明银河系中看不见的暗物质呈球形分布,这个结果十分令人意外。”

2004年4月14日科学每日(http://www.sciencedaily.com)电讯网发布的新闻报导,斯匹哲红外太空望远镜发现了银河系中又一猛烈的恒星诞生地,展示出烟火般的大质量恒星群,其中最大的比太阳要亮10万倍。这个恒星诞生地名为DR21,位于银河系的天鹅座。以前运用无线电及近红外波段光对其所進行的观测图像显示,从一巨大星云中放射出一个强大的喷射流,但这仅仅只是其冰山一角。 斯匹哲红外望远镜拍摄的新伪色图像跨越巨大的空间范围,DR21位于顶部的中心。从图中可以看出DR21内部一密集大质量恒星结被一纤细气体和尘埃云所包围,内含多环芳香碳氢化合物的红色丝状物向水平和垂直方向伸展穿过此气体和尘埃云。一绿色气体喷射流向下射出穿过恒星群的凸起部分,表明快速移动的热气自该区域最大的恒星中喷射出来。DR21的下面则是明显的恒星形成区。左下大的漩涡云也被认为是象DR21一样的恒星养育场,只是形成的恒星要小一些。


DR21的红外伪色图像显示其正在迅猛的诞生新星

2004年5月4日新科学家网报导,澳大利亚的天文学家发现我们所在银河系外缘有一巨臂。巨臂是由弧形的氢气所组成,大约有77000光年长和几千光年厚,沿着银河系的最外边缘运行。此发现使得已使用50年之久的银河系图不得不重新绘制。天文学家们对这一新发现十分惊讶。2003年,天文学家曾在银河系外缘靠近新气体弧处发现有一条星体群,但这些星体是否属于新臂的一部分还不清楚。

2004年6月22日钱德勒望远镜网站报道,天文学家利用钱德勒望远镜在银河系中心发现温度高达一亿度发出强烈的X-射线的庞大的气体云。高温将使它们能摆脱束缚逃出银河系。科学家对什么热源能把气体加热到如此高的温度迷惑不解。

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银河系中心庞大的高热气体云团

2004年12月23日钱德勒望远镜网站报道,科学家在银河系中心发现三个年轻的星团。


这三个星团:DB01-42、DB00-58、DB00-6都是由年轻而明亮的恒星所组成。


银河系中心年幼星体群的X射线(蓝色)和红外(绿色)像

(待续)

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