天体
行星、恒星、星云和星系
透过望远镜观测天空,能看到各种各样的天体,既能看到或固态或气态的行星、正在熊熊燃烧的恒星,还能看到稀薄的星云,以及恒星表面缓慢流转的云层和螺旋结构。
看向夜空,我们首先会注意到发光的恒星,如果仔细观察,哪怕只是用肉眼看,也能很快发现其中的很多差异。恒星看起来像点点灯光,行星则看起来像一个个小小的光盘。行星本身不发光,是反射其所在恒星系中的恒星发出的光。行星是宇宙天体中相对较小的星体,恒星形成之后,会有很多残留物质围绕恒星运行,行星就诞生于此。
恒星是明亮的气态球体,不仅巨大,而且会发光,由核聚变提供能量,将星核内的轻元素转变成重元素。恒星的颜色反映了它的表面温度——温度相对较低的恒星看起来是红色的,温度相对较高的看起来则是蓝色。我们头顶黄白色的太阳是一颗相当普通的恒星,表面温度约为5500摄氏度(9900华氏度)。恒星的亮度也大不相同——红矮星亮度比太阳弱10000倍,最亮的巨型恒星(通常呈蓝色或红色)亮度则能达到太阳的100000倍。恒星的寿命与它的质量有关,有的能在宇宙中存在数十亿年,有的生命周期仅仅只有几百万年。恒星死亡时,外层气体会逸散到太空中形成“行星状星云”,或者在壮观的超新星爆炸中灰飞烟灭。恒星死亡后,可能化作低质量的“白矮星”,也可能变成大质量的中子星或巨大的黑洞。
恒星在星云中诞生,星云是恒星之间由气体和尘埃颗粒组成的无比巨大的云团。星云通常无法被观测到,只有当背后有明亮的背景时,才能映衬出星云昏暗的轮廓。当某些东西——也许是超新星爆炸产生的冲击波,也许是来自一颗路过的星体的潮汐力,也许是星系的旋转——触发星云崩塌,星云的稳定结构就会遭到破坏,分离之后迅速凝结成原恒星,当原恒星的温度和密度达到一定程度,触发核聚变,就会发光。在原恒星密集的星团中,年轻的恒星破茧而出,散发的强烈辐射通过周围气体的折射或使其发光,于是就形成了美丽的反射星云和发射星云。
从宏观的角度来讲,星系群就是一大批恒星聚集在一起形成的星系团和超星系团。复杂而美丽的螺旋星系,以及混沌却明亮的不规则星系中,形成恒星的物质非常丰富,因此耀眼、质量巨大却短命的年轻恒星在其中占据主导地位。相较之下,椭圆形的星系缺乏形成恒星的物质,因此寿命更长久的红黄色恒星在其中占据主导地位。
宇宙奇观
(上图)木星是太阳系中最大的行星——即使用最低倍的望远镜观测,也能看到木星周围因激烈天气造成的明暗交错的云带。
(上图)在位于船底座的NGC 3603星云中,发出耀眼光芒的大质量恒星占据主导地位,这些星体往往被孕育它们的星云包围。
(上图)在人马座的三叶星云中,既有昏暗的尘埃道,也有粉红色的气体区,还有蓝色的反射区。
(上图)以Arp 273为例,这是一对相互作用的旋涡星系,由于距离太遥远,几乎无法辨认其中的个体。然而,我们可以通过其中最明亮的星云和星团发出的光,勾勒出星系的结构。