测到两个星系碰撞时相互作用的结果,首先必须仔细洞察星际气体的未来状况,成为年轻恒星的“建筑材料”。
在日本天文学建立的星系模型中,除模拟星系中衰老恒星的普通恒星外,还有年轻恒星的星际气体云。这些天体和星际介质通常不是点状,它们都有具体尺寸,还能相互碰撞并吸引到一起,最终收缩,在其内部还会诞生年轻恒星。这些年轻恒星在几年的时间里仍放射着耀眼的光辉。当然,按照模拟实验的测定,这些恒星最终将发生超新星爆发。这些超新星爆发,将摆脱掉自己膨胀的星壳,并加大其混沌状态时的速度一进而向天文学家描绘出最近几年来星系中恒星和星际气体之间的这种相互作用的情景发展。
这次数学模拟实验表明,在两个星系飞速接近时,这两个星系的气体云中的次星系并非像圆盘状星系中的次星系那样牵制着自己。这时,恒星就会在两个相互接近的星系之间形成“纽带”,或形成被强力展开的螺旋状分支物,气体云会形成环状结构,其半径小于恒星圆面的半径。邻近星系的影响会破坏气体云沿圆形轨道的匀速运动,它们往往相互碰撞从而强化了恒星的诞生过程。几亿年后,星系掠过最近点后,星系间引力的相互作用促进了恒星的形成过程,从而使恒星形成的强烈度达到极点,其恒星形成的速度是孤立星系中恒星形成正常速度的10倍。
大批年轻的恒星由于两个星系的相互作用,明显变换着自己的颜色,它们的颜色变得更加蔚蓝,而其余恒星则是致密的相对论性天体一中子星和黑洞,它们成双结对地栖身于众多的普通恒星之中并伴它们同行,进而变成强X射线源,它们还能明显强化这一区域中星系的亮度。
太阳系是否会多出新成员
英美科学家们惊奇地发现,已飞行很久的“先锋10号”宇宙探测器竟给他们带来一个令人振奋的消息:一个新的天体正围绕太阳运行。
观测者们还没有见到这一天体,但他们坚信它的存在,因为“先锋10号”的轨道因它发生了变化!
据悉,如果这一发现属实,那它将成为因重力这一唯一原因而被发现的太阳系中的第二颗行星。第一次是1846年海王星的发现:科学家在1787年发现了天王星,后来发现天王星的轨道十分异常,从而发现了对其具有引力的海星。
这颗新星是由英美天文学家组成的小组发现的,它很可能就是所谓的“KmP”天体。而“先锋10号”的轨道数据则来自英国宇航局“深度空间”网络,这一网络是由一系列大型射电望远镜构成,目的是为了观测太空深远处的情况。
早在1992年12月8日,那时“先锋10号”已飞离地球84亿千米,该天文小组就发现器的飞现偏差,他们一直在研究这一现象,希望找出原因。直到最近,在经过多种方法分析研究“先锋10号”发回的数据后,他们才肯定了自己的推论:即太阳系又有了新成员。
在近几个星期中,他们力图计算出此天体可能达到的最远距离以及具体位置。他们初步预计,此天体是在撞上一大行星后而被抛到太阳系边际的。该天文小组的一位英国博士称:“我们对这一发现欣喜若狂,它真是天文学上一个极好的标志性事件!”
据称,这一天体可能是在茫茫宇宙中已知的数百个围绕太阳运行的天体中的一个,它们大都是由冰及岩石构成,且远在冥王星之外。这些天体在行星大家族中属于小字辈,直径仅有几百千米,但天文学家相信,有几百万个这种小行星在围绕太阳运行,并形成一条庞大的“星带”。1992年,天文学家发现了第一个这类天体。
1972年3月,“先锋10号”被发射升空,它是第一个要穿过火星及木星间小行星带、飞向更远太空的探测器。但天文学家无法知道,它是否能安全闯过这一地段。
“先锋10号”也是第一个到达气体行星一木星的探测器。随后,它又成功飞离太阳的行星系统。虽然它还未进人星际领域,但这已开了太空探测器的先河。
在“先锋10号”飞了25年后,虽然它仍在发回信息,1997年美国宇航局还是暂停了对它的监控。
今年早些时候,科学家突然发现,一股神秘的力量作用于这个“老太空旅客”,但一时又无法找到原因,后来,这股力量竟将它向一个方向推移。
据悉,“先锋10号”将在200万年后到达金牛座星群。
探索宇宙的新科技
2006年8月,具有40年历史的SET一决定建造自己的射电望远镜。与传统的无线电望远镜不同的是,它由500—1000个4、型的碟形组件构成,能将收集到的信号汇总为星球的一张图像。这种望远镜将电子技术与计算机处理技术融为一体,能同时对12个星球进行观测。目前科学家们正在精心拟定“目标”星球清单。望远镜同时还能协助天文学家开展传统研究。SET一希望望远镜最终能在2005年投人使用。
1982年,美国导演斯皮尔伯格执导的《外星人》创造了外星人形象,外星2000年3月29日,人类在寻找太阳系外行星方面取得重大进展。美国加利福尼亚大学的科学家宣布,他们发现了两颗迄今为止围绕着其他恒星运行的最小行星。这两颗太阳系外行星质量与土星相近。这标志着科学家在寻找地球大小的太阳系外的行星的过程中迈出了重要的一步,因为迄今为止观测行星的技术只能发现比木星大的太阳系外行星,而要寻找外星生命,只能到地球大小的行星上去找。想要飞向太阳系外的恒星,解决动力问题则是关键。
人(如果有的话)真是这样的吗?
恒星周围存在行星是一个普遍现象。
在太阳系附近的恒星周围肯定存在着行星系统,了解那里的行星无疑是一件激动人心的事。可现有的天文手段在这方面显得过于苍白无力。它既不能告诉我们这些行星的大气组成,也无法揭示其地质构造,甚至天文学家连它们的几何尺寸也无从知晓。
这一切者卩是地球与目标行星之间的距离所致一动辄几十万天文单位的旅程会令最狂热的宇航迷变得垂头丧气,用化学火箭推进的探测器要用成千上万年才飞到那里。
如何在一个科学家的有生之年完成太阳系外的探险呢?这时飞船应该达到每秒几百千米的速度,而目前最快的飞船只能达到这速度的1/10。现行的飞船之所以行动迟缓,根本原因在于它们仅靠化学火箭在其飞行的头几分钟里加速,冲出大气层后的航程完全依赖惯性滑行,充其量在路过大行星时靠其引力加速。因此要想飞向太阳系外的恒星,解决动力问题是关键。
目前“旅行者”号和“先驱者”号探测船已经飞越了冥王星轨道,成为离地球最远的探测器。为了达到这一目标,科学家花费了十几年的时间,其间还不断利用大行星的引力加速(称为“引力跳板”技术)。而且从一开始,它们就是用最强大的化学火箭(“土星”号)发射的。
下面的方法是科学家想到的飞越太阳系到达其他恒星的方法。其中有一些现在就可以实现,而另一些也许永远只能停留在设想阶段。
核动力火箭
20世纪50年代,随着和平利用原子能的呼声日益高涨,原子火箭发动机应运而生。法国人设计了以水为工作物质的原子能火箭,它靠核反应堆产生的热量将水汽化,高速喷射出的水蒸气能使星际飞船逐渐加速。火箭要喷出5000吨的水才能在50年内把飞船送往最近的恒星一比邻星(距地球4.22光年)。
一般化学火箭的结构质量占总质量的6%—10%,有效载荷仅占1%;而原子能火箭的结构质量占总质量的12—15%,但有效载荷可占总质量的5%—8%。以为燃料的核聚变火箭,排气速度可达15000千米/秒,足以在几十年内把宇宙飞船送到别的恒星。
聚变能比裂变放出更大的能量。在一个核聚变推进系统中理论上燃料每千克能够产生100万亿焦耳能量一比普通化学火箭的能量密度高1000万倍。核聚变反应将产生大量高自粒子。
用电磁场约束这些粒子,使之向指定方向喷射,飞船就可以高速前进了。为安全起见,核飞船至少应在近地轨道组装。为利用月球上丰富的氦资源,月球也是理想的组装发射地。此外也可以在拉格朗日点(此点处的物体在绕地球运转的同时保持与月球相对距离不变)处完成组装,原材料从月球上用电磁推系发。
光帆
中国古代的纸鸾无法和现在的超音速飞机同日而语,今人设想的喷射式推进系统也不能和未来实际的星际飞船相提并论。相对于核动力火箭来说,以下几种进人太空的方法更有可能在未来的星际飞行中使用。
15世纪地理大发现时期,西欧的水手们扬帆远航,驶向传说中的大陆。未来的星际航行恐怕还要借助“帆”这种古老的工具,只不过驱动“太空帆”的不是气流而是光。早在20世纪20年代,物理学家就已证明电磁波对实物具有压力效应。1984年,科学家提出,实现长期太空飞行的最佳方法是向一个大型薄帆发射大功率激光。这种帆被称为“光帆”。它采用圆盘状布局,直径达3.6千米,帆面材料为纯铝,无任何支撑结构,其最大飞行速度可达到光速的1/10。在搭载1吨的有效载荷时,飞抵半人马座的a星仅需40年或更少的时间。以这个速度,太空船可以在两天内从太阳飞到冥王星,但要是飞越另一个太阳系并对其进行考察,这速度显然太。
为了进行详细的考察,可以采用“加速一减速”的飞行方案。这时光帆直径取100千米,使用功率为7.2X1012瓦的激光器向它发射激光。在减速阶段,将有一个类似减速伞的小型光帆被释放出来。它把大部分激光向飞船的前进方向反射,以达到制动的目的。
虽然要求较高,但较其他形式的星际飞船而言,光帆是在技术和经济上最容易实现的方案。根据估算,在使用金属铍作为帆面材料时,飞到半人马座a星的总费用为66.3亿美元。这只相当于阿波罗计划投资的1/4。
不少科幻影片(如星球大战》)中都有这样的镜头:随着船长一声令下,结构复杂的引擎开始工作,接着宇宙飞船便消失于群星中,几乎就在同时,它完好地出现在遥远的目的地……现代物理学证明,这看似荒诞的场景是可以发生的。
现代物理学(时空场共振理论)认为,时间是能量在时空中高频振荡的结果,宇宙间各时空点的性质取决于该点电磁场的结构特性。
该理论认为宇宙中各时空点有其确定的能量流动特性,它可以用一组谐波来描述。若用人工方法产生一定的谐波结构,使它与远距离某时空点的谐波结构特性相同,则两者就会产生共振,形成一个时空隧道,飞行器可以循着这个时空隧道在瞬间到达宇宙的另一位置。
实施这一方案的关键是飞船必须能产生适当的能量形态,以满足选定时空点的谐波结构特性。
穿过“虫洞”的星际航行
还有一种名为“虫洞”的奇异天体,它是连接空间两点的时空短程线。科学家认为,通过虫洞可以实现物质的瞬间转移。用这种方法进行的星际航行可以完全不考虑相对论效应。遗憾的是这种理论上应该存在的“空间桥梁”至今还没有被发现。
无疑,无论哪种方法离现实都有一定的距离,但它们在技术上并不是不可行的。无论困难多大,人类探索未知领域的天性不会改变。可以设想,人类最终迈出太阳系摇篮,飞向星际的日子不会太远了。