如果把宇宙的历史浓缩为一年，这个日历咋排？冥王星为何不是行星？第二个地球在哪？星体是如何诞生、成长、死亡的？什么是中子星？什么是黑洞？宇宙大爆炸是咋回事？什么是背景辐射与再电离？日本宇宙研究的第一人为你讲述宇宙研究的最新成果，带你游览你所不知的宇宙。

日本教育部重点推荐书！最受日本中学生喜爱的天文学课外读物！一部宇宙137亿年的演化简史！一本了解最新宇宙研究成果普及书！

浩瀚宇宙总是如此神秘、如此令人陶醉，让人心神向往。它不断激发人们无穷的遐思，不断催促人类探索的脚步！

与有137亿年寿命的宇宙相比，人类5000年文明史只是短暂一瞬。然而就是在这短短的一瞬间，有无数科学研究者为探索宇宙奥妙而奉献了自己的毕生心血。

从托勒密到哥白尼，从开普勒到牛顿，从爱因斯坦到霍金，这场没有终点的探索接力赛正在如火如荼地进行。

本书囊括了宇宙研究的最新成果,从太阳系的起源到探寻第二个地球，从黑洞到星系的尽头，带你踏上宇宙时空之旅，尽情欣赏一个前所未闻的新世界。

作者简介

第一部分　最新天文学入门

　第一节　宇宙日历——宇宙的历史

　第二节　地球与太阳系——太阳系与行星的大小比较

　第三节　母亲星——太阳

　第四节　“一个月”形成的月亮——月亮的诞生

　第五节　红色行星之谜——在火星上发现了水

　第六节　太阳系的旅客——彗星和流星群

　第七节　太阳系的小朋友们——小行星与TNO

　第八节　第十颗行星在哪里——太阳系的定义

　第九节　第二个地球——探索系外行星

　第十节　夜空导航仪——星座

　第十一节　星体里的大人——星体的亮度与颜色

　第十二节　星体的诞生与星宝宝——原始星与黑暗星云

　第十三节　没能成为星体的星——偈矮星

　第十四节　星体里的老人——红色巨星、行星状星云、白矮星

　第十五节　壮烈的星之死——超新星和伽马射线爆发

　第十六节　一块方糖大小、5亿吨重的星体——中子星

　第十七节　时空的缺口——黑洞

　第十八节　银河的真面目——银河系的结构及内部

　第十九节　星系的形状和种类——哈勃分类

　第二十节　远去的星系们——宇宙膨胀学说的表现

　第二十一节　漂浮在宇宙中的天然望远镜——重力透镜

　第二十二节　泡沫宇宙——宇宙的大规模构造

　第二十三节　宇宙的黑暗时代——背景辐射与再电离

　第二十四节　宇宙的灭亡与新生——宇宙大爆炸和宇宙膨胀

　第二十五节　他们在何方？——有关地外生命的探索

第二部分　宇宙的最前沿

　第一节　太阳系最前沿——尚不为人所知的太阳系

　第二节　太阳系起源论的最前沿——太阳系诞生的新故事

　第三节　系外行星最前沿——寻找第二地球

　第四节　高能量的最前沿——有关伽马射线爆发的探索

　第五节　吸积圆盘的最前沿——黑洞阴影与新模型

　第六节　光速飞机的最前沿——高能量飞行器

　第七节　星系学说的最前沿——通往星系尽头的船

　第八节　宇宙最前沿——宇宙微波背景放射及宇宙的进化

后记

参考文献

第五节 红色行星之谜——在火星上发现了水

在夜空中闪烁的红色星体——火星，从古代就被认为与战争、天地异动等灾难深深相连，从而与人们的生活息息相关，并曾作为战争之星被人类所祭拜。至今为止，作为一颗生命存在可能性很高的星球，火星依旧为人们所瞩目。

19世纪末，意大利的天文学家斯基帕雷利观察到火星表面有许多暗线，并用意大利语“Canali(水沟)”为其命名。但由于将这个词从法文译成英语时，误译成了“Canals(运河)”，这样一来，“火星上肯定存在智能生物”的传闻在整个世界不胫而走。相信这则传闻的美国天文学家罗威尔甚至建了一座私人天文台对火星进行了彻底的观测。另据记载，1938年曾有听众把电台播送的广播剧((宇宙战争))中一则编纂的新闻当真，从而引发了一场恐慌。

1996年，美国航空航天局(NASA)发表消息称：“在火星的陨石之中发现了生命存在的痕迹”。这一消息再次吸引了包括研究者在内无数人的关注，但持反对意见的人也很多，至今仍未得出最终结论。

但火星上曾经有水存在的证据却不断被发现。2004年NASA的无人探测器“勇气”号与“机遇”号在火星进行探测时，发现在火星表面存在有流水作用而形成的地形以及曾受水流侵蚀的岩石。由欧洲航天局ESA发射升空的火星探测器Mars Express(译注：火星快车)也在火星的南极附近发现了冰层。或许古时候，火星也是一个和地球相类似的含有丰富水质的星球。

第六节 太阳系的旅客——彗星和流星群

彗星总是突然出现在夜空中，并且拖着长长的尾巴。古时候，人们把彗星出现看作是不祥之兆，对彗星存在着敬畏之心。18世纪中叶，人类才揭开它神秘的面纱。从牛顿那里得知万有引力定律的英国天文学家埃德蒙·哈雷查阅资料发现，彗星(即今天的“哈雷彗星”)果然如万有引力定律所预测的一样，每隔大约76年便会出现一次。而在哈雷去世后，哈雷彗星再次造访地球的时间和他生前所预言的时间相吻合。这也说明了彗星是住在从太阳系边缘的一位旅行者。

“彗星”是由凝结成冰的水、二氧化碳、氨和尘埃微粒混杂所构成的一个“脏雪球”。它的直径只有数公里，每当接近太阳时，冰由于高温融化成为蓬松的气体，闪烁着夺目的光芒喷射而出。太阳风把喷射出的气体吹得很远，看起来就像一条长长的尾巴。不过彗星拥有慧尾的时间也很短暂，大多数的彗星轨道都是一个细长的椭圆形，于是它们刚刚经过太阳就要隐去自己美丽的身影，再度回到整个太阳系的边缘。

彗星经过后会留下许多尘埃，如果地球在运行时与它们相遇，就会有许多尘埃飞入大气层，在与大气的剧烈摩擦中灼热发光，我们便会看到流星飞落。这就是“流星雨”。

2001年11月，狮子座流星群带来了大规模的流星雨，向我们展示了大自然的壮观。它的母体彗星便是约每33年靠近太阳一次的彗星坦普尔·塔克尔。这样说来，倒不如认为流星雨是彗星从上古以来，就一直在赐予我们的精致礼物。

第七节 太阳系的小朋友——小行星与TNO

太阳系里，有许多比行星还要小的、像石块一样的天体。这无数颗被称作“小行星”的天体大小均不等，主要分布在火星与木星的轨道之间，目前已经发现了40万颗以上。天文学界认为，这些小行星主要是太阳系诞生时出现的直径10km左右的“微型行星”经过碰撞后留下的残骸。

虽然大部分的小行星都分布在火星与木星之间(这一带被称为小行星带)，但也有一部分分布在木星轨道上，和木星的公转周期相同，被称为特洛伊星群。

小行星容易与彗星相混淆，因为两者都是太阳系中的微型天体。但它们无论是在成分(小行星的成分是岩石，彗星成分为冰)还是在成因上，都有很大不同。

并且，随着大口径的天文望远镜和可以拍摄低温暗处小型天体的红外线照相机投入使用，人类已经可以观测到太阳系最边缘的小型天体。观测结果表明，在海王星轨道外侧也存在着“海王星外天体(TNO)”以及“艾吉沃斯－柯伊伯带天体(EKBO)”等众多小型天体，这些天体依然保持着太阳系刚刚形成时的状态。这些天体对于研究太阳系的形成有着很重要的意义。

P10-14

当今科学技术的发展可谓是日新月异，而在这之中，天文学的发展尤为突出，几乎每日每夜都有新的发现，不断激发人们对浩渺空间的奇妙想象。

举个例子，对太阳系的探索进一步深入，并在其边缘地带发现比冥王星更大的小型天体，仅仅是近年来的事情。想必大家一定还对2006年的夏天记忆犹新：那年人类首次确定对行星的定义，从而使得整个太阳系风云突变。我们通过精细的计算机模拟实验，从理论上确定了太阳系的诞生过程，这也是最新的成果。

让我们将视线转移到太阳系以外。1995年，人类发现了第一颗太阳系外行星。到现在为止，发现的太阳系外行星总数已达到了333颗。虽然其中大多数是巨大的气体行星，但最近也发现了许多质量是地球数倍的系外行星以及大气中含有水的行星。由此可见，在今后的十年中，具备水以及氧气层等生命诞生必备条件的类地行星被发现的可能性也将大大提高。

在宇宙深处，黑洞所带来的剧烈活动不断产生，有关这些高能量天体活动现象的研究也取得了显著进展。20世纪90年代以后，在对待60年代便开始存在的迷题——天体伽马射线爆发这一现象时，使用了最新的探测装置，于世纪之交得出最终结论：伽马射线爆发也是一种普通的天体。

并且，有关黑洞周边的等离子气体圆盘的研究虽然已经进行了30多年，但现在还时常会有新的发现，也会有新的模型不断被提出，不断引发学术界的地震。另外，多维放射流体模拟实验、多维磁气流体模拟实验等计算机大型模拟实验都在对“黑洞=气体圆盘系统吹出的亚光速喷流”这一概念进行考证。还有一系列的观测通过巨型望远镜来完成对星体、气流、尘埃构成的星系以及对边缘星系即宇宙中最古老星系的探索。对于最遥远、最古老星系的探索，与揭开星系的起源之谜有着重要的联系。

再有便是宇宙本身了。进入21世纪以后，我们在宇宙论方面有了许多优秀的成果，通过研究，我们了解了宇宙的年龄为137亿年，宇宙空间是平坦的、宇宙处于不断加速膨胀过程中等许多之前所不知道的事情。

本书由站在研究第一线、亲身体验到这些宇宙研究最新成果的研究者们精心编写而成。考虑到如果开篇就讲述最新的研究成果，会给大家带来困惑，因此在本书的前半部分，编者根据书中新成果的主要内容，概括成25个小节，做了一些基本理论的说明。在第二部分中，将最新的研究成果分为八个小节讲述。当然，一些资深的天文爱好者即使不阅读前半部分也能够读懂后面的内容，关于本书的阅读方式，全凭大家的喜好。

另外，为了保证全书用词的统一性，编者对不同章节中的基本用语和文体稍作统一。但为了使大家感受到天文研究领域的瞬息万变，对于一些专业术语，我们没有做特意的统一。比如对于冥王星及海王星轨道以外的天体的不同称呼，该章节的作者在文章中使用了几种不同的说法，但编者未加改动。在一些章节的问题选择上，我们也尽量保持了原作的风格。

阅读本书以后，相信你会对最近十年的宇宙研究最新成果有较为详细的了解。站在研究的最前沿，最有意思的便是能够不断了解最新的知识。但当我们对一个自然现象有了新的了解后，马上又会出现一个新的谜团。我们发现了系外行星，那么宇宙中其他星球到底存不存在智慧生命呢？对伽马射线爆发的研究又近了一步，可是火球究竟是什么呢？我们证明了宇宙是在不断膨胀的，那么膨胀速度加快的黑暗物质又是什么呢？这一切的一切，我们都还一无所知。

说本书介绍了宇宙研究的最前沿，一点也不过分。因为它将带给你一个前所未闻的新世界。

编者／福江纯、粟野谕美

软银株式会社的益田老师联系我的时候，是2006年的5月下旬。他告诉我有一套刚刚开始制作的新书名为《SCIENCE·I》，希望我能参与其中的编写。一开始除了宇宙方面的话题之外，还曾考虑过以科幻动画作为成书的材料。最终确定以讲述宇宙科学的新进展为书的主要内容，已经是6月上旬的事了。在编者的选择上，决定沿用之前天文教育普及研究会的会刊《天文教育》及《最新宇宙学》(裳华房，2004年)的编辑队伍，也就是我与粟野老师共同编著。这之后便是对全书各章节的推敲。到了7月，正式确定了各个章节的执笔人，在这里要对各位执笔者在百忙之中给予的大力支持与配合表示由衷的感谢。可以说没有各位的努力，也就没有这本书的问世。

在编著这本书的时候，心急的编者曾经多次催稿，也曾因为稿子迟迟不来而心情不悦。另外，在具体听取对每个章节的意见时，一些血气方刚的年轻作者愈讨论愈兴奋，最后竟然认真地争辩起来，险些要付诸公堂。我深知编者对于书的感情十分严苛，但在本书完稿以后，看着云集在书中的智慧精华，我们在感到深深欣慰的同时，也觉得能借此书与各位相识真是一件幸运的事情。

我想，如果读者在读后认为本书内容丰富有趣，那么则要归功于各位可敬的执笔人的不辞辛劳。在这里我代表编者再次向你们表示诚挚的谢意。特别要谈到的一点是在出版校对时我们接到书稿后发现有大量插图还是单色的，于是急急忙忙地将单色的图片换成彩色图片。在这里要向所有帮助过我们的人，以及全体编著人员说一声谢谢。

最后，要向所有阅读此书的读者们致以最深切的感谢。或许几年以后这本书就将变得陈旧，书中的内容也会跟不上时代的脚步，但我们还是希望竭尽所能为您带去当下的阅读快乐。

2007年5月

福江纯、粟野谕美