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宇宙和生命-第7部分
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粝担菝拦业乩硇挛�12月19日报导，一颗未知奇异彗星已经驰入我们太阳系，目前正朝东/东南方向穿过武仙座星群。该彗星为日本业余天文爱好者12月14日清晨发现，现以发现者名字命名为Kudo…Fujikawa 彗星，正式名称为C/23年1月28日该彗星最接近太阳的时候（近日点），地球上大部分地区能够观察到。“其逆轨道（意味着相对于主要行星的轨道而言， 该彗星以相反的方向前进）以及到时候的近距离穿过太阳会使许多人，包括我本人，意识到此彗星可能潜在地驱散太阳辐射及太阳风。”“如果确实这样的发生的话，我们将会看到一个难以置信的彗星，因为其内在挥发性的、稀有气体暴露于太阳的辐射之中。”
科学家质疑光速不变原理，据美国航空航天局（NASA）5月29日消息，科学家们准备用置于国际空间站上的超精度时钟和其它一些太空任务，检测爱因斯坦狭义相对论。消息称，这一实验结果很有可能极大程度地改变人们对宇宙时空的认识。创立于1905年的狭义相对论的一个最基本的假定是，无论观察者以多大的速度在任何方向上运动，光速对于他来说都是不变的。也就是说作为一个常数的光速在宇宙空间中是恒定的。然而，近些年来在基本粒子研究领域提出的一些新理论却认为，这一假定并不总是正确的，在宇宙的深处，时空的结构可能会发生一些在地球上非常难以探测到的变化，而这些变化将会导致光速的改变。
为了证明这些新理论的正确性，在美国航空航天局基础物理计划的支持下，科学家们展开了一系列重新审视狭义相对论的实验。计划的负责人之一，印第安纳大学物理学教授，阿兰。考斯泰勒基博士（Alan Kostelecky）说，三种不同的超精度时钟：主原子空间定位时钟 （Primary Atomic Reference Clock in Space ），铷原子钟（Rubidium Atomic Clock）和超导微波振荡仪（Superconducting Microwave Oscillator）已经被安装在国际空间站上了，此外欧洲空间局（European Space Agency）也将很快在国际空间站上安装原子钟系综（the Atomic Clock Ensemble）。除了国际空间站之外，NASA的一些其他飞行计划也将对狭义相对论进行重新检验，其中，一个名为“时空”（SpaceTime）的飞行任务将携带原子钟飞过木星，并将它们以极高的速度抛向太阳，这种高速飞行将确保检验的高敏感度。 由于地球的转轴的方向和旋转的速度是固定的，而在太空中，空间站或飞船转轴的方向和速度都是可以变化的，所以如果时空的结构发生了细微的改变，在太空中的测量将比在地球上的更为精确。考斯泰勒基博士最后说，这些实验结果将很可能在科学界引起极大的轰动，并对人们现有的时空结构的认识产生革命性的影响。 其实光速不变只是一种在很小范围内的归纳，是一种假说。人类的确做过一些试验，可那范围与宇宙比起来是非常小的，银河系边缘上的光速人们都没有测量过，所以并不能保证宇宙深处的光速与地球上的光速一样。科学家们也认识到了这个问题，所以投巨额资金，大规模地做实验，在宇宙深处重新检验以光速不变原理为基础的狭义相对论。延伸下去，我们知道，科学家们在近几年内观察到了许多重大的天文学变化，比如超新星爆发的增多，新恒星的大量诞生，多个星体的碰撞合并，GAMMA射线的爆发，新星体的大量涌现，这些现象一般都距离地球几百万，甚至几千万光年之遥，所以很多人根据光速不变原理，认为这些宇宙巨变都是发生在几百万或几千万年以前的事，与我们现在没有什么关系。其实，如果光速在宇宙中是变化的，并且在宇宙的深处比在地球上要快得多，那么我们看到的外层空间的宇宙巨变就不再是遥远的过去的事情，可能就是几年前的事情，甚至是最近的事情，这意味着什么呢？宇宙的巨变可能近在眼前，何止近在眼前，每个人都可能已经在其中了。中国古人相信天人合一，从天象的变化可以预知人类社会的变迁，天象的变化也会导致人类社会的变迁。这些剧烈的变化对应到我们地球上，或许预示人类也正面临着重大变革。
剧变中的银河系，银河系同样更是处在巨变之中。天文学家发现银河中心特大质量黑洞爆炸频繁，在2000年，银河系超巨星Rho Cas发生巨型爆发。而红外线天文卫星观测到银河系大量新生恒星，银河系中的闪亮光点球聚体，科学家推测宇宙是由一种拮抗重力的神秘能量所主宰的。天文学家在广阔的天体范围内发现了许许多多出乎意料的现象，不平静的银河系球形星团是其中的一个。快速穿越银河系的黑洞会不会对地球构成威胁？巨星环环绕着银河系？如果存在一完整的环，科学家们将不得不重新思考银河系如何形成的细节。 科学家在银河系周围发现氢气云团，这些云团是如何形成的呢？银河系中心亮丽风景线，展示了银河系中心区域的惊人的高能。哈勃望远镜观测到一个奇异星体爆发产生的光回声又是一个以前没有观测到的天文现象。 “银河系即将进入新纪元”一文中研究表明，我们银河系正在进入一个新的时代，一个庞大密集的星际气体圆环正在银河系中心附近汇集，其密度在未来的2倍，银河系的景观将会非常绚丽。内容远不足以概括巨变中的银河系，但是仍然可以透射出巨变中的银河系。天文学家发现银河中心特大质量黑洞爆炸频繁，银河系黑洞爆炸，对银河系中心特大质量黑洞进行的最长久的观测，给了天文学家前所未有的了解它的机会。美国NASA钱德勒X射线观测台提供的新数据表明，我们银河系中心的黑洞活动频繁，经历着无数次爆炸，偶尔发生大爆炸。这次对银河系中心黑洞的观测持续了两周共164小时。“我们对一特大质量黑洞进行了以前从没进行过日常观测。”参与这项研究的麻省理工学院专家巴加诺夫（Frederick K。 Baganoff）在目前正在西雅图召开的美国天文学会会议的新闻发布会上说：“我们见到这个特大质量黑洞的爆发活动几乎每天都发生。” 图像展示的是我们银河系的一部分。这一图像是根据红外线天文卫星的观测构造出来的。图像的范围每边近似３０度，图象中心位于名为NGC 7822扩散星云。图像内是气体和尘埃云区，大量的新恒星正在气体尘埃区形成。形成中的新恒星非常明亮，其亮度强达超过太阳数千倍。银河系超巨星Rho Cas发生巨型爆发，Rho Cas 爆发示意图，哈佛－史密斯索尼安天体物理中心（Harvard…Smithsonian Center for Astrophysics）埃勒斯。罗贝尔（Alex Lobel）领导的一国际天文学家小组在西雅图召开的第201届美国天文学会议上宣布，他们观测到了超巨星Rho Cas发生的巨巨型爆发，其爆发喷射物的质量是地球的1万倍。这次惊人的爆发事件发生在2000年。星体在爆发中所损失的质量要比天文学家以往观测到的其它任何一次爆发要多。Rho Cas （Rho Cassiopeiae）属于仙后座星群。在银河系的数十亿星体中，只有少数星体的大小与Rho Cas相当。天文学家曾观测到其首次爆发发生在1946年。该研究小组认为Rho Cas随时可能会发生下一次爆发。持续观测显示，在两年前爆发后的这段时间里，它的巨大气氛一直处于不稳定状态。尽管它离我们较远，但由于Rho Cas明亮（其量度是太阳的50万倍），天文学家在北半球全年都能看得见，甚至不用望远镜也容易看到。
“它干了件令人惊异的事情，” 哈佛－史密斯索尼安天体物理中心的天文学家Andrea Dupree说，“我们能见证这次令人震惊的爆发真的是特别幸运。”Rho Cas的爆发表明这些超巨星是多么的不稳定。红外线天文卫星观测到银河系大量新生恒星，图像根据三个波段的红外线观测合成。三个波段分别为１２，６０和１００微米。黄色到白色区域是红外线明亮区域。这些明亮区在可见光照片上不会出现。新形成的恒星总是在气体和尘埃云的纵深区域。而这些气体和尘埃云对各种光而言几乎是不透光的。新恒星放射的可见光能量被气体和尘埃云吸收掉了。但对红外线言，气体和尘埃云由于吸收了光能量而被加热从而成为红外线光源，从而新恒星可以被观测到。 银河系中的闪亮光点─球聚体。浩瀚苍穹，有数不尽的星系。随着科技的进步，天文学家设计并建造了直径8…10米的地基望远镜。他们更加仔细地观测到银河系和邻近星系中的几百个亮点。这些星系中的亮点被命名为球聚体（Globular Clusters）， 由十万到一百万个恒星密集组成。
银河系的闪光亮点，今年第一期的《科学》杂志对球聚体的观察进行了一系列的报道、综述和研究 （Science， 299卷 563年1月3日）。美国天文学家Krauss和Chaboyer论证宇宙和第一批恒星的年龄至少为112亿年。他们并推测宇宙是由一种拮抗重力的神秘能量所主宰的。张图片描绘了银河系存在、演化的四个阶段，代表着现代天文学家对星系的认识。那些分布在银河系中的闪亮光点就是球聚体，每一个球聚体包含有几十万颗星星。1976年，当天文物理学家Ivan King为学生Francois Schweizer签注他的著作“展现宇宙”时，他写道：“Francois，尽量使这（课本）过时”。Francois秉承师志，已经成为研究球聚体的专家。Ivan King的鼓励确实反映了这种科学的精神。现今的科学家们努力在寻找突破和发现新的理论。当科学进步时，人们今天的知识将会变得陈旧过时，支离破碎，甚至是有缺陷的。 不平静的银河系球形星团，天文学家在广阔的天体范围内发现了许许多多出乎意料的现象，这些观察结果显示我们的宇宙正在发生着剧烈的变化。《科学》杂志在2003年伊始发了一期特别期刊用以介绍银河系中球形星团中发生的巨变。球形星团据信是宇宙中最古老的星团。测定宇宙年龄的一种方法就是通过测定球形星团中古老星体的年龄来估测宇宙年龄的下限。对银河系球形星团的观测发现了许多震憾人心的大变动。天文学家指出如果我们能够在距离星团核心较近的区域观察这些球形星团，我们会发现那里的夜空无比绚丽多彩。罗伯特。伊里恩（Robert Irion）教授的文章“银河系中不平静的群星”集中介绍了在银河系球形星团中观察到的壮观景象。
在地球上，在距离太阳几光年之内我们只能看到为数不多的几个恒星，但是在这些球形星团附近却有十万个以上的恒星。这么多星体荟萃在这么小的空间里，因此星团里面热闹非凡，众多的双星系统以几小时，甚至以几分钟为周期互相环绕着，脉冲星一分钟自转上1000周，他们运动的轨道互相交叉穿越。在计算机模拟图象中，众多的星体就象绕着街灯飞行的一大群飞蛾。星体之间的相互作用的景象使人眼花缭乱。星团中星体的相互作用使许多星体被抛射到星团外围或远离星团的空间；许多星体甚至互相碰撞成为新星体。在球形星团中发生这种碰撞的机率比在其它区域要高达十亿倍以上。这些相互作用吸引了许多天文学家。 科学家从哈勃望远镜和钱德勒X…射线观测仪的观测结果和计算机模拟中发现星团中星体的演化和星团的动力学息息相关，每一个星体的变化都对周围环境发生重要的影响，从而影响着其它星体的变化。
星团中的双星系统是科学家们感兴趣的对象之一。科学家们把双星系统比作含有两个原子的分子系统，虽然两个系统的尺寸相差很大，双星系统由星体而非原子组成，但是科学家们认为两个系统有着相同的物理实质。双星系统的行为受整个星团密度的影响。当星团膨胀时，其中的星体距离不是太近，双星系统和其他星体的碰撞机会很少。但是星团中星体的相互吸引不可避免地使星团体积缩小。当双星系统与另外一个星体靠近时，另外的星体可以从双星系统获得能量从而使双星系统互相环绕的轨道变小。有时第三个星体甚至取代双星系统中的一个并且把它抛出星团之外。科学家们把这个过程叫做星团中星体的“蒸发”。这种交换使得星团密度变小，避免星团核心的坍缩，但是从长远来看，也使得星团的生存受到威胁，星团的寿命可达1亿甚至更高，取决于它的最初质量和含有双星系统的数目。
计算表明星团中如果有5％到10％的星体是双星就足以使星团通过以上描述的蒸发过程从而避免星团的坍缩。理论预测当星团核心坍缩时蒸发过程应该很快使核心反弹，从而避免星团的坍缩，因此我们应该观测不到这种坍缩的系统。但是在银河系星团中天文学家们观察到了为数众多的星团核心坍缩的例子，观测发现大约有20％的银河星团发生了核心的坍缩。因此观测和理论预测在这里发生了严重的冲突，至今仍然没有一个物理理论对这种核心坍缩给出令人信服的解释。
球形星团给天文学家研究星体在密集状态的行为提供了一个机会，其中星体的不寻常活动对天文学家来说也充满了神秘。 快速穿越银河系的黑洞，超新星爆发产生的黑洞及与其相伴的黄色星体的设想图。天文学家11月18日宣布，他们利用“哈勃”太空望远镜在银河系内观测到一个“逃逸”中的黑洞，为黑洞形成与超新星爆发之间的相关性提供了最有力证据。这次发现的黑洞代号为GRO J1655…40，这是迄今发现的第一个在银河系内部快速飞行的黑洞。（超新星爆发产生的黑洞及与其相伴的黄色星体的设想图） 天文学家表示，新发现的黑洞就象出膛的炮弹一样在飞奔，时速达到４０万公里，比邻近恒星运动速度快4倍。其跑动速度如此之快，证明它很可能是在超新星爆发过程中被“投掷”出来的。目前其运动大致方向是朝着地球飞来。但近期不会对地球构成威胁。天文学家指出，在银行系的中央区域，星球的形成更加频繁，因此超新
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