1967年7月,英国剑桥大学建成了一个新型的射电望远镜阵,24岁的研究生贝尔小姐负责新仪器的观测与资料处理工作。不久贝尔小姐就发现,在过去的3个月中,她的记录中有一个非常奇特而神秘的无线电(也称射电)讯号,它总是极其有规律地发出同样的脉冲信号。她还查明,这个神秘的“太空电台”正好位于狐狸星座的方向上。11月,她向自己的导师休伊什做了汇报,可休伊什却以为这只是一种外界的干扰,委婉地叫她“不必理它”!
幸而贝尔小姐很有主见,这次她没有听从导师的劝告,决定一个人继续研究下去。11月28日,她分析出这个脉冲讯号的频率极为稳定,为1.337秒。这时休伊什刚看完一本科幻小说:在某个星球上有着一种高度发达的“小绿人”,它们可以利用自己绿色的肌肤直接进行光合作用,所以可以“不吃不喝”……于是他灵机一动,把贝尔小姐发现的那个射电讯号记为“LGM-1”——第一个“宇宙小绿人”的讯号,并孜孜不倦地探求起来,希望从此架起与外星文明沟通的桥梁。
可是到1968年的1月间,贝尔小姐发现,她收到的类似脉冲讯号至少有4个,它们来自不同的方向。这使她大惑不解,这么会有如此之多的“小绿人”同时向我们呼叫呢,而且它们竟会使用同样的频率?这只能说,她所面对的可能是一种过去从不知道的新型天体。
后来经过深入研究,这是一种“射电脉冲星”,简称“脉冲星”,并规定用“PSR”后加其座标位置作它的名字,贝尔小姐最早发现的那个讯号就称为“PSR1919 21”。
脉冲星就像宇宙中的灯塔1968年2月,休伊什正式宣布了这个发现,后来它被列入了“20世纪60年代天文学四大发现”之一,休伊什因此荣获了1974年度的诺贝尔物理学奖。但是,休伊什的获奖引起了巨大的争议,不少人为贝尔小姐受到了不应有的忽视而不平。
后来发现,脉冲星实际上就是20世纪30年代人们所预言的“中子星”,在这种天体上,所有的原子壳层已经全部被压碎了,电子被挤入了质子之中,二者原来所带的正电与负电正好抵消,全部变成了不带电的中子。
脉冲星的脉冲周期就是其自转周期,现在所知的几千颗脉冲星的周期都在0.03~4.3秒之间,也就是说,它们快的每分钟会转上2000圈,慢的也能转14圈。研究还表明,脉冲星的质量比白矮星大,可是其直径却比白矮星小得多,大约在10~20千米之间,由此可知它的密度之大是白矮星望尘莫及的。1立方厘米的中子星物质可能有1亿吨重,哪怕是黄豆大小的一粒东西,也得由万吨巨轮来载运。不过如果真把这颗“黄豆”运到地球上,它将没有“立锥之地”,因为它的巨大压强将压破地壳,向地球的中心飞坠而去。
与白矮星一样,脉冲星也是质量越大反而直径越小,所以它也有质量的上限——太阳质量的3倍。同样,脉冲星也是没有能源补充的垂死恒星,绝大多数的脉冲星已不再发光,只是发出很强的射电波,由于极为强大的磁场的约束,这种射电波只是集中于它的两个磁极地区喷射出来,所以到达地球时变成了一个个的脉冲讯号。
脉冲星的脉冲讯号极为稳定,可以与最好的原子钟媲美。例如,有一颗脉冲星的脉冲周期为0.033097 565054 19秒,准确度达到小数点后面14位,即百万亿分之一秒。
关于黑洞的遐想
18世纪大科学家——拉普斯出身贫寒的拉普拉斯曾是拿破仑身边著名的科学家。1798年,49岁的他提出了一个极为“荒诞”的观点:“宇宙中最明亮的天体,可能是我们无法看见的。”他说,如果一个恒星的直径比太阳大250倍,而密度与地球相当,那么这颗恒星所产生的万有引力将会如此之大,以至使它所发出的光也会被全部“拉回来”,让人们再也无法见到它。
我们知道,要让飞船脱离地球就要克服地球的引力,必须要使飞船的速度达到“第二宇宙速度”(又称“逃逸速度”)——每秒11.2千米。而这种“逃逸速度”取决于天体的质量、半径,而在“拉普拉斯星”上,这种速度正好是光速——每秒30万千米,所以在那颗奇特的星上,连光也无法逃逸出来,没有光发出,当然人们就不能见到它了。
事实上,宇宙中并没有这种“拉普拉斯星”。但是令人称奇的是,从爱因斯坦广义相对论却可以推断出,一个热核反应完全中止了的星体,将无法抵御万有引力而会一直坍缩下去:最先变为白矮星;当电子进入质子时就形成了脉冲星;若原先星体的质量超过太阳3倍时,这种坍缩还会继续进行,所有的物质就会集中在一个没有了大小的“奇点”上面,形成了人们常说的“黑洞”。
正像“孙悟空跳不出如来佛的手心”一样,黑洞中的任何物质包括光与所有的电磁波,都再也不可能跑到黑洞的外面来,人们对于黑洞绝对是“视而不见”。
黑洞是宇宙中最不可思议的怪物,也是最贪得无厌的“巨兽”,不管什么物体,一旦接近到黑洞附近,就会被它不可抗拒的引力吸进洞内,再也没有了“出头之日”,而只要进入黑洞内,不论是星体还是飞船,不管是活人还是仪器,都会被无穷大的潮汐力撕碎。在黑洞内,时间与空间倒置了过来:时间已经“凝固”不再流逝,但空间却在不断地伸长,永不返回。
黑洞吸引着周围的一切,
使时空发生扭曲可能有人会问,既然黑洞是绝对看不见的,那科学家又怎么能找到它呢?
科学家当然有的是办法。对于恒星级大小的黑洞,最有希望的是在双星中寻觅。如果有一对双星,无论用多好的仪器也只能见到其中之一,而从那可见星的运动中能算出另一星的质量在太阳3倍以上,而且那一对双星又发出很强的X射线(因为黑洞在吸入天体时,必然会发出这种电磁波),十有八九,那颗看不见的“星”就是黑洞。经过几十年不懈的努力,现在科学家已找到了几个黑洞。
另外,在宇宙中还可能存在着质量达几十万倍太阳质量的“星系级黑洞”。1992年“哈勃”太空望远镜就在室女星系的中心区域发现了一个质量达26亿倍太阳质量的巨大黑洞;1994年它又发现在M87星系内也有一个巨大的黑洞。而在银河系的中心,也极有可能存在着一个250万倍太阳质量的大黑洞。
黑洞对地球存在威胁吗
科学家最初认为人类无需有任何恐慌,因为黑洞被认为是固定不动的。但科学家后来找到确实的证据,证明银河系中存在流浪的黑洞。
庞大的银河系中存在着数十亿颗恒星,每一颗都处于生命周期中不同的点。
如果按常规推测,每天死亡的恒星至少有一颗。一些质量巨大的恒星在其生命的最后阶段会发生塌陷并最终演化为黑洞。拥有巨大引力的黑洞相当于无形的宇宙真空吸尘器,吞噬所到之处的一切物体,就连光线也无法逃离它的魔爪。巨大的黑洞引力实在是太可怕了!
科学家是怎样发现黑洞的呢?
黑洞并不能直接观察到,科学家主要是根据它周围的星团及恒星的运动状况判断出黑洞的存在,并根据黑洞对周围星团及恒星的引力,计算黑洞的质量等物理参数。
幸运的是,黑洞朝地球进发进而吞噬人类的可能性极低。
黑洞来袭是有征兆的,最初的征兆是夜晚天空中会发生微妙变化。黑洞引力将扭曲地球的轨道,随即其他行星以及银河系中恒星的轨道也会发生变化。黑洞距离地球越近,地球轨道遭扭曲的程度也就越严重。最终,地球将冲出它的轨道脱离太阳系,或是朝相反方向飞向太阳,致命的高温将地球上的一切生灵化为灰烬。
法国科学家在2006年宣布,在太阳系所在的银河系的中心“天马A黑洞”附近又发现了第二个黑洞。
这个黑洞是一个中等大小的黑洞,其质量只有“天马A黑洞”的1/2000,相当于太阳质量的1300倍。新的黑洞距离它的哥哥“天马A黑洞”为3光年,并以每秒280千米的速度以螺旋方式围绕“天马A黑洞”旋转。