21世紀了-人類的這抷土知多少呢？(7-6)

100多年以前，人類對宇宙的認識還局限在銀河系以內。當時，天文學家已經發現了許多雲霧狀天體，將它們統稱為星雲。一些天文學家使用分光方法觀測和研究了恒星和星雲之後，發現這些雲霧狀天體其實並不全都是同一類天體。其中有一類是由氣體和塵埃構成的，是位於銀河系以內的真正的氣體星雲；而另一類雲霧狀天體實際上卻是由許多恒星密集在一起構成的恒星集團，它們往往具有旋渦狀結構，因而又稱之為“旋渦星雲”。仙女座大星雲就是這些旋渦星雲當中最典型的一個。

旋渦星雲究竟是一種什麼樣的天體系統？它們是銀河系以內的天體還是銀河系以外的天體？這個問題令天文學家十分費解，並且在很長一段時期內，大家都沒有辦法達到共識。1920年4月26日，美國國家科學院為這個問題專門召開了一次題為“宇宙尺度”的辯論會，辯論的內容是銀河系的大小和旋渦星雲的真相。這兩個問題是緊密相關的。如果銀河系足夠大，而旋渦星雲很近很小，那麼後者就是前者的組成部分；相反，旋渦星雲就是銀河系之外獨立的“宇宙島”。

這是天文學歷史上非常有名的一次大辯論會，參加辯論的雙方代表都是當時赫赫有名的天文學家。在測定天體距離方面頗有成就的柯帝士認為旋渦星雲是銀河外星系，他根據仙女座大星雲中新星的亮度估計了它的距離，約為100萬光年，遠遠大於銀河系的直徑。柯帝士說，“作為銀河系以外的星系，這些旋渦星雲向我們指示了一個比我們原先所想像的更為宏大的宇宙。”

對銀河系結構做出了正確解釋的沙普利堅決不同意柯帝士的結論，他堅持認為“旋渦星雲與其他星雲一樣都是銀河系的成員。”他的證據是一位荷蘭天文學家范瑪南所提供的觀測結果：旋渦星雲的距離只有數千光年，都在銀河系的範圍以內。當時辯論雙方各持已見，誰也拿不出足夠的理由將對方說服。旋渦星雲成為舉世矚目的難解之謎。就在許多天文學家為旋渦星雲的本質問題而煞費苦心的時候，風華正茂的年輕天文學家哈勃也開始注意這個困惑大家多年的難題。從1922年起，哈勃正式投入了對旋渦星雲的觀測和研究。柯帝士和沙普利的辯論給哈勃很大的啟發，他想到問題的關鍵是要找到一種正確的、能夠令人信服的測定旋渦星雲距離的方法。

1923年，他通過威爾遜山天文臺2.54米的巨型反射望遠鏡拍攝了一批高清晰度的旋渦星雲照片。哈勃對這批旋渦星雲的照片做了仔細的推敲，照片上仙女座大星雲M31的週邊已被分解為恒星。從這些恒星中他找到了第一顆造父變星。第二年，他又從仙女座大星雲中辨認出許多造父變星。造父變星的綽號叫“量天尺”，利用“造父變星周光關係”可以推算出這些變星的距離，進一步就可以確定出它們所隸屬星雲的位置了。這是一條揭開旋渦星雲本質之謎的正確途徑。哈勃計算出M31的距離約為90萬光年，而當時已知銀河系的直徑為10萬光年。由此哈勃確認M31是遠在銀河系以外的獨立的星系。1924年底，哈勃對於旋渦星雲的研究結果公佈後馬上得到了大家的公認。

現代測量結果表明，仙女座大星雲M31距離我們220萬光年，是地球人類肉眼可以看見的最遙遠的天體。M31的直徑約16萬光年，幾乎比銀河系大一倍；所包含的恒星數目也比銀河系大約多一倍；品質也比銀河系大一倍以上。M31至少有7個伴星系，前面已經提到過的M32和M110是7個伴星系中最明亮的兩個，它們的視星等都是9等左右，M32的直徑大約7000光年，M110的直徑大約14000光年。還有兩個伴星系也比較亮，通過口徑15釐米以上的望遠鏡能夠看到，它們是NGC147和NGC185，直徑分別為7800光年和9500光年，也都是橢圓星系，都位於M31以北大約7°的天區。從星圖上看，這兩個伴星系都在仙后座中，實際上，它們與M31有著物理上的聯繫。另外3個伴星系的亮度大約13等甚至更暗，要通過大型天文望遠鏡才能看到。

事實上，我們的銀河系與鄰近的大約40個星系在引力作用下聚集在一起組成了一個星系集團，叫做本星系群。它跨越的空間大約有600多萬光年。本星系群中最主要的成員是仙女星系，其次是我們的銀河系，第三個是三角座旋渦星系M33。本星系群是以銀河系為中心，還是以銀河系和仙女星系的公共重心為中心呢？目前這兩家之言還沒有得到統一。本星系群是一個典型的疏散群﹐沒有向中心集聚的趨勢。但是，本星系群的老大（仙女星系）和老二（銀河系），都各自擁有自己的一個“小集團”，組成了以仙女座M31和銀河系為中心的兩個次群，這一點是肯定的。仙女星系的伴星系至少有7個，銀河系的伴星系也不少，有大麥雲、小麥雲、玉夫座矮星系, 天爐座矮星系、天龍座矮星系, 小熊座矮星系、獅子座I星系、 獅子座II星系等。它們的伴星系都是矮橢圓星系或不規則星系。由於觀測設備和技術水準的提高，今後可能還會有新的矮星系被確認為本星系群的成員。

早在1993年，哈勃空間望遠鏡就發現仙女星系有兩個核，這是一個令人驚異的新發現。有人曾經猜想可能是有一個伴星系闖入了M31的核心。但是最近天文學家對仙女星系雙核問題的研究，又有了新的進展。新的觀點認為，仙女星系的核心處有兩顆恒星，一顆是紅色的年老的恒星，另外一顆是藍色的年輕的恒星。紅色恒星很大，呈環狀，藍色恒星很小，呈盤狀。人們從對仙女星系的觀測和研究當中獲得了許多寶貴的資訊，發展了對銀河外星系認識。仙女星系一直是天文學家關注的物件，過去是，現在是，將來仍然還會是。

射電天文學興起後，發現天空中有些很小的區域發出很強的射電輻射，這些區域稱為射電源。射電源中只有極少數被證認為銀河系內的天體，如蟹狀星雲。多數射電源位於銀河系以外，稱為河外射電源。已證認的河外射電源包括射電星系、N星系、類星射電源、蠍虎座BL型天體等。當然，還有一些射電源至今沒有找到它們對應的天體。正常的旋渦星系都有射電輻射，它們也是河外射電源。不過，他們的射電輻射功率比前面提到的那幾類河外射電源小得多，也沒有太特別的地方。

最早發現的一些射電源常以星座名字加一個大寫的拉丁字母來表示，如仙後A、天鵝A等。以後發現的射電源多了，便編了許多表。最常見的表如英國劍橋大學編的IC、ZC……bC比以及澳大利亞編的PKS、MSH等。有關河外射電的流量和頻譜、偏振等在這裏就不再敍述了。

太陽系內行星光環的發現使人們對行星具有光環這個事實習以為常，但是，如果說星系也有光環，很多人必定會大吃一驚的。據英國《新科學家》雜誌和英國廣播公司近日的報導，英國和美國的兩個研究小組宣佈，在觀測銀河系週邊時，他們分別發現了一段由恒星構成的、以銀河系中心為圓心的圓弧，這兩段圓弧離銀河系中央的距離相等，這意味著它們可能是同一個銀河系恒星環的不同部分。

在此之前，科學家還在一些與銀河系同類的旋渦星系週邊發現暗淡的恒星環。由於受銀河系內部大量星光的干擾和技術條件的限制，天文學家對銀河系週邊的觀測反而滯後於對其他星系週邊的觀測。科學家希望繼續尋找銀河系恒星環的其他部分，研究它的成因和組成。1986年，“旅行者”2號在掠過天王星附近時，又發現天王星也存在多個精細的光環，但這些光環十分暗弱，在地球上用肉眼幾乎無法看見。

宇宙的某個角落是否存在著其他富有智慧的生命形式?天文學家發現的間接證據增加了這種可能性：這些證據表明，銀河系中還有無數顆與地球類似的星球。一項關於“太陽系外行星”的存在有多少可能性的調查發現，銀河系中的多數恒星都有圍繞它們旋轉的類地行星體。這些物體看起來是大量鬆散岩石的集合；但在某些情況下幾乎必然形成體積較小、類似地球的行星。這項由多倫多大學的諾曼·默里領導的研究，對銀河系中的466顆恒星進行了抽樣調查。結果發現，這些恒星中有一半以上可能擁有自己的“地球”。據估計，僅銀河系就包括1000億顆恒星，而宇宙中又有1000億個銀河系；因此，我們附近存在著另一顆地球並非沒有可能。

默里教授在美國科學促進協會於三藩市召開的年會上說：“我們推測，在太陽一類的恒星周圍，類似地球的物質十分常見。”他說：“如果其他恒星的軌道上有類似地球的物體，那麼，類似地球的生命存在的可能性就比我們發現這一證據之前增加了。這表明，生命在銀河系中可能是一種普通的東西。”這項研究的重點是恒星的含鐵量。天文學家認為，這項指標可用於測量有多少岩石構成的物質圍繞恒星運轉，以及在那個“太陽系”中是否有這些岩石構成的行星。鐵是關鍵的研究物件，因為像地球這樣的類地行星都含有大量的鐵。比如，地球就有一個鐵芯，而且地球上的固體物質大約有三分之一是鐵。

對我們自己的恒星(太陽)的研究表明，數億年來，它吞噬了大量由岩石構成的含鐵小行星和彗星。科學家在太陽中發現的鐵足以表明，重量相當於地球兩倍的岩石材料撞入了我們的恒星。這說明兩點：我們自己的太陽系富含這種構成行星的基礎材料；其他一些巨大的物體(值得注意的是木星)有足夠大的引力讓含鐵岩石脫離軌道，使它們撞入太陽。

人類究竟起源於哪里？天文學家認為，整個地球都是由環繞早期太陽的塵埃造的，太陽系中的固態物質概莫如此。但是塵埃本身又從哪里來呢？這一直是個未解之謎。最近，英國曼徹斯特大學的研究人員認為，他們已解開了這個塵埃來源的謎團，答案就是黑洞。此項發現將發表在新一期的《天體物理學雜誌通訊》上。

現代太空塵埃由100億年前形成的恒星噴發而來，但這些恒星在45億年前太陽系形成時都還太年輕，因此不可能產生如此多的塵埃。宇宙間的早期塵埃肯定還來自其他什麼地方。研究人員假想類星體就是早期塵埃的可能來源，並通過“斯皮策”太空望遠鏡，對一顆距離地球80億光年的被稱為PG2112+059的類星體進行了更為細緻的觀察。研究人員通過對少量塵埃放射的紅外線進行光譜分析發現，PG2112+059類星體周圍的塵埃含有大量形成岩石的礦物，包括矽晶石（基本上是小沙粒）和被稱作剛玉的鋁氧化物（人們熟知的紅寶石和藍寶石的主要成分）以及被稱作方鎂石的鎂氧化物（存在於大理石中）。

研究人員稱，這些物質可能是構成恒星、行星和生命不可缺少的宇宙塵埃的重要來源。這些礦物質肯定是類星體產生的，因為在外太空的惡劣條件下，它們的晶狀結構很難長時間存在，宇宙射線會將它們毀滅成不定形的玻璃狀形態，這表明它們是剛形成的。而且，此前在太空塵埃中從未偵測到剛玉和方鎂石。塵埃與類星體的這種關聯，為類星體創造塵埃的觀點提供了強有力的證據。

類星體是被模糊的環狀星雲和大量放射線環繞的特大品質的黑洞。它們是已知的最為活躍的、正在形成中的星系。它們緊隨宇宙伊始而形成，並因類星體是巨大的無線電波發射源而進入天文學家的視野。物質被吸入黑洞，在下落過程中釋放能量，產生無線電波（還有大量其他射線）。但並不是所有的這種物質都被吞噬進去了，部分物質經過烘烤、轉化又被回吐出來。宇宙中的這場拔河比賽從未停止，從而導致恒星的高速形成和新元素的誕生。

研究人員計畫在其他類星體周圍尋找塵埃的蹤影，以進一步證明他們的發現。他們表示，也有可能類星體並不是早期宇宙中唯一的塵埃來源，人類可能就是一抷土，不過這抷土卻最終發展出了一段激蕩人心的歷史。

雖然有人一直相信外星文明存在，苦苦期盼有外星人與地球人聯繫，但是，他們恐怕要失望了。近日，美國哈佛大學一位首席天體物理學家近日得出結論說，雖然宇宙中有成千上萬個與地球相似的星球，但它們的環境無法孕育生命，因此，人類很可能是整個宇宙中唯一的“人”。(續)