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大历史,小世界:从大爆炸到你_[美]辛西娅·斯托克斯·布朗【完结】(19)

  ·“黑洞”和“类星体”是另一个充满不确定性的领域。黑洞很难研究,因为其密度极大,因此引力也极强,任何物质、能量,甚至光都无法从中逃脱。因此,天文学家无法直接观察黑洞。他们只能根据它对其他物体的引力效应,推断黑洞一定存在。

  星系和恒星最初是如何形成的,至今尚未完全明了。一种说法是,随着物质聚集,假如物质的质量小于太阳质量的200倍,就会形成恒星。如果聚集的物质质量大于太阳的200倍,就会形成黑洞。

  目前天文学界一致的观点是,大多数星系的中心位置都存在特大质量的黑洞。据估计,银河系中心的黑洞质量约为太阳质量的430万倍。

  关于黑洞有一个谜团,就是它的大小呈现两个极端。小的黑洞,质量约为太阳质量的4到24倍。特大质量黑洞则是太阳质量的数百万倍(假如不是数十亿倍的话)。这些特大质量的黑洞是如何形成的?

  一种假说认为在早期宇宙中,一连串的恒星反应,吸引彼此,形成了大质量的恒星。后来,这些恒星就形成了中等大小的黑洞,沉到所处星系的中心,又将附近的恒星吸引进去。

  要想“看看”黑洞,请登录:www.hubblesite.org/explore astronomy/black_holes与http://science.nasa.gov/astrophysics/focus_areas?black_holes。

  类星体是“类似于恒星的物体”,或者说几乎是恒星。目前天文学家一致认为,类星体是围绕中心黑洞的区域。由于大多数类星体都在100亿光年之外,所以多数类星体都形成于宇宙早期。

  类星体看似是黑洞附近正被吸进去的物质。物质转换成极高的能量,发出大量辐射,所以类星体看起来就像是宇宙中最明亮的物体。由于几乎完全不存在更近期的类星体,科学家认为,这意味着黑洞将星系中心,即黑洞周围的星系气体,都给吸收殆尽了。

  恒星和你

  时值6月,夜空晴朗,没有帐篷,只有一个睡袋,我在加州北部的沙士达山(Mount Shasta)山顶附近找了一处雪沟,睡了下来。搭帐篷的时候,我们还没把木桩砸好,大风就把帐篷吹跑了。在那个晴朗的夜晚,银河系仿佛近在咫尺。回到伯克利后,城市灯光太过明亮,根本领略不到银河系的壮美。

  在城市出现之前,星星对人类来说无比重要。早期人类或许还未意识到,天地是彼此分离的。安第斯山脉的米斯马内村的村民,今天依然将银河系看作维尔卡诺塔河延伸到了天上,河水从天上到地上循环流动。安第斯山脉中部的原住民讲盖丘亚语,在他们的语言中,银河系叫“Mayu”,意为“河流”。

  我们体内的每一颗原子,在形成我们之前,几乎一定都穿越过一颗或者多颗恒星。严格说来,你我都是由星尘组成的。这到底是怎么回事,看下一章你就明白了。

  让我们回到本章一开始提出的问题:宇宙中的物质是如何分布的?你能大体描述一下星系和恒星在太空中是如何分布,又是如何形成的吗?

  继续探索

  初级

  www.bighistoryproject.com

  中级

  Hazen, Robert M., and Trefil, James.(2009). Science matters: Achieving scientific literac . New York: Anchor. [Chaps. 8 & 10].

  Tyson, Neil deGrasse.(2004). The sky is not the limit: Adventures of an urban astrophysicist . Amherst, NY: Prometheus Books.

  高级

  Sagan, Carl, and Druyan, Ann.(2013). Cosmos. New York: Ballantine Books.

  Tyson, Neil deGrasse.(2014).Origins: Fourteen billion years of cosmic evolution . New York: W. W. Norton.

  Tyson’s Cosmos: A Spacetime Odyssey can be ordered at Foxshop.com.

  网址

  http://www.cfa.harvard.edu/seuforum/howfar/howfar.html 哈佛大学天体物理学中心,围绕宇宙有多大展开时空探索之旅。

  www.vox.com/2014/9/4/6105631/mapgalaxy-supercluster-laniakeamilky-way 资讯网站,提供拉尼亚凯亚超星系团的地图。

  www.sdss.org 斯隆数字巡天,提供大尺度宇宙图片。

  http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_expansion.html NASA的文章“宇宙膨胀有多快”(How Fast is the Universe Expanding)。

  www.spacetelescope.org/about 网站实时更新哈勃太空望远镜的资讯及相关信息。

  http://science.nasa.gov/astrophysics NASA科学网站,天体物理学版块可查询黑洞信息。

  www.hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes 该哈勃网站提供更多黑洞信息。

  www.haydenplanetarium.org/tyson/read/2009/07/23/called-by-the-universe 2009年对泰森的采访,他在其中讲述了宇宙对他的召唤。

  第4章 临界点3:复杂的原子——恒星如何锻造元素

  (137亿年前到现在)

  大历史讲到这儿,现在存在的原子只有氢、氦和少量的锂。其他类型的原子从何而来?自然界天然生成的原子有92种——宇宙是如何制造它们的呢?

  化学元素的性质

  像往常一样,我们需要从最基本的定义开始说起,这样我所说的句子的含义才能明了。化学是研究原子如何结合生成新的物质的学科,本章就会用到一些化学术语。

  化学家用“元素”或“化学元素”指仅由一种原子组成、未与其他原子结合的纯物质。原子由原子核和围绕原子核运动的电子组成,是元素的最小微粒。原子序数(原子量)是指元素在周期表中的序号,数值等于原子核中的质子数。


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