超新星把金刚石送往地球
在远古的时代,人们对一年四季星空的变化怀着一种深深的敬意,星星是他们崇拜的目标,他们把宝石的闪亮和星星的闪亮结合在一起,说星星像宝石。文明的都市里,星空已经看不到,银河更是像传说那样无影无踪,但是,人们依然记得儿时的歌谣:“天上的星,亮晶晶,数来数去数不清。”并把钻石这个概念赋予星星,说他们就像是钻石那样在闪亮。
不管是古代还是现代,人们都把星星的闪亮与钻石联系在一起,这种说法是有问题的。每一颗可以看到的星星都是巨大无比的恒星,在距离地球十分遥远的宇宙里,而钻石却十分小,只是一个小小的颗粒。
更大的问题是,钻石在自然界并不存在,它是经过琢磨的金刚石,地球上的金刚石是十分稀少的。金刚石看上去很普通,但是,金刚石经过精心的切割、打磨,就会产生多个晶面,散发璀璨的光芒。这才是钻石,钻石与金刚石的关系就像是木头和家具那样,需要经过二次加工,金刚石才能称为钻石。自然界中的金刚石都很小,这也注定钻石很小。最大的钻石,也就是经过琢磨的钻石重量也仅仅有600克拉,相当于120多克。
那么有没有像天体那样大的金刚石呢?有,我就是这样一颗巨大无比的天体,整个身体就是一块巨大无比的金刚石,在遥远的太空注视着地球。
这似乎不可思议,在寒冷的太空中怎么会有金刚石呢?怎么会有形成金刚石的条件呢?要知道,金刚石在地球内部需要经过极高的高温才能形成,不仅如此,还需要极高的压力,也只有在地球的内部,才能产生极高的压力。金刚石是在远古的地球内部形成的,地壳的变化,让它们渐渐上升到地表面,重新分布在一些地方,或者在河流中,或者在土地里,当然更多的在矿坑里面。现在,人们在高温高压的环境下,也可以人工制造出来金刚石。
金刚石是在地球内部自己形成的,这只是一种传统的说法,要说金刚石是在太空形成的似乎更合适,恒星内部不仅有高温的条件,还有高压的条件,而且,温度和压力特别大,大到恒星本身无法支持住的时候,于是一个天体就解体了,产生了超新星爆发,超新星爆发把金刚石喷射出去,随着尘埃和碎块一同飞翔,来到地球上。
在一些来自太空的陨石中,人们发现了金刚石,那是星体碰撞后留下的残骸,它们的体积极小。所以,与其说地球内部形成了金刚石,还不如说是遥远时代的超新星爆发把金刚石送到了地球上,在恒星的演化过程中,金刚石很容易生成。
烈火修炼的漫长岁月
我是一颗金刚石星体,虽然光彩夺目,组成成分却是碳元素,碳就是煤炭,可以燃烧,可以带来光明和热量的物质。碳这种元素,组成的形式是多种多样的,不仅铅笔芯是碳,就连飞机的外壳也是碳,叫做碳纤维。碳更能以多种元素组合,构成复杂的物质。
生命是由碳、氢、氧三种化学元素构成的,不管是小麦,还是苹果,不管是植物,还是动物,甚至是人类,主要成分都是碳氢氧三种元素。但是,不管是什么生命,如果把它们投入熔炉中去焚烧,都是只剩下一堆灰烬,这堆灰烬就是碳元素。
从本质上来说,地球上不该有碳元素,碳元素来自于太空,是太空中恒星的演化,产生了碳元素,后来又经过超新星爆发,把碳元素送来了地球。宇宙中的碳元素是在恒星的大熔炉中煅烧而成的。经过烈火的修炼,才产生了我——一颗金刚石星体。
在宇宙刚刚诞生的时候,还没有恒星,当然也没有我,也没有地球人类。那时候的宇宙,只有氢元素,到处弥漫着氢元素组成的气体。当氢元素凝聚成一团的时候,就会越聚越多,越聚越大,成为一大团气体,气体的温度越来越高,就会燃烧起来,发出烈火一样的光芒。这就是一颗恒星,跟太阳一样光芒四射。
我就是那个时候诞生的,跟宇宙中所有的恒星一样,发出耀眼的光芒,我们燃烧的是氢元素。但是,好日子并不会长久,总有一天,氢元素会燃烧完,不再有能量,对于太阳那样的恒星来说,这个过程能支持五十亿年。五十亿年之后还燃烧什么呢?不要着急,宇宙早就做好了安排,氢燃烧过后会变成氦元素,氦元素照样也能燃烧,它需要更高的温度才能点燃,燃烧产生的温度也会更高,将会到达一亿度,而氢燃烧只能达到一千万度。依靠氦元素的燃烧,我还能支持十几亿年。
那时候,我是宇宙中第一代恒星,比太阳诞生得早,那时候的太阳还是一团没有成型的气体,而我却在向宇宙发射出巨大的热量,对此,我感到骄傲和自豪。我曾经这样问自己,我这样无休无止地燃烧,究竟是为了什么?很遗憾,我找不到答案。
随着时间的慢慢流逝,我明白了,我这样燃烧的目的是制造出碳元素。氦燃烧的过程就是制造碳元素的过程。这个过程也就是制造出金刚石的过程,但我并不是简单和缓地变成一颗金刚石的星体,这个过程是很复杂的,也存在着很多不确定性。
对于我来说,我没有那么大的个头,我的演化之路到此也就该结束了,这个结束伴随着一个激烈的过程。那就是,我要经过一轮生死的考验,发生一次超新星爆发。当超新星的光芒褪尽,我就成为一颗温度更高密度更大的白矮星。
这就是我的今天,一颗白矮星,在高压的环境下,碳元素已经结晶,变成了一块巨大的金刚石,从内到外坚硬无比,这是恒星大熔炉的产物,在这里,演化的结果还会存在一些氧元素和氦元素,它们的数量很少,作为稀薄的大气层环绕着我,于是,我是颗名副其实的金刚石星球。
这个时候,我也是骄傲的,但是,当我看到我的兄弟的时候,我的骄傲就荡然无存。
P24-27
在人类的世界中,强者欺负弱者的行为被人不齿,但是,在宇宙天体的世界内,强者欺负弱者是基本的规律。主导天体世界的是万有引力,不管是恒星还是行星,它们都遵守万有引力的规则,组成各种各样的关系。它们组成丰富多彩的天体家庭,在这个家庭内部,也会出现各种各样的关系。
在太阳系中,卫星环绕行星运转,如果看它们自转和公转的轨道周期是否一致,就会发现,有热情的卫星和不热情的卫星,甚至还有两情相悦,像恋人那样相互凝视对方的一对主仆。土卫十和土卫十一不仅大小差不多,还有着相同的公转周期,它们玩腻了一般的运行关系,它们会相互交换轨道,从而改变身份。
在恒星世界中,双星占很大数量,武仙座DI两颗恒星躺着环绕对方运行,在最靠近对方的时候,双方的引力都很大,会让彼此最接近的地方鼓起来一个大包,似乎是想要亲吻对方。在麒麟座V753这对双星中,只有一方鼓起来一个大包,想要亲吻对方。这个突起告诉我们,它的物质正在被同伴吸收,这样吞噬对方的事情本该是最悲惨的,却被演绎地如此浪漫。
两个双星大小不一致,它们的寿命就不一样,大的演化较快,就会较早地发生爆发,而个头较小的会晚一点发生爆发,这种不对称的演化过程会出现很多奇特的事情,本来是一对兄弟的恒星后面会发生辈分的改变,其中的一颗不仅变成了行星,而且还变成了金刚石,地球上最稀有的石头居然在宇宙中以一个星球的样子出现。
在引力主导的世界中,会发生各种各样奇妙的事情,轨道周期共振会让木卫二的冰海断裂,导致一种特别的化妆术的出现,让木卫二的后面呈现红色。有些天体能够挣脱引力的控制,横冲直撞,于是地球也就有了危险,其实这也是引力在起作用。
引力最直接的表现是引力透镜,大天体质量庞大,会改变光的传播,让光线发生弯曲,它就相当于望远镜,让我们看到它背后的场景,那是宇宙最深处的景观。
能解释宇宙天体运行的不仅是万有引力,还有更高级的相对论,尽管不容易理解,但还是能够在太空天体的运动中体现出来,双脉冲星相互环绕的轨道越来越小,越来越近,最终会撞击到一起。船底座的热木星会在引力的主导下,迈着死亡螺旋舞步投入到恒星的怀抱,也就是被这颗恒星吞噬掉。还有奇特的双恒星共同的行星,目睹了家庭的暴力,看着其中的一颗,迈着螺旋舞步走向死亡。
行星围绕着两颗恒星运转并不稀奇,还有两颗行星围绕着两颗恒星运转的事情,一家四口的故事还比较稀奇。至于恒星柱一,可以肯定,它是两个天体,只是至今还无法揭穿它们光影魔术表演的秘密。但可以肯定,那也是引力在起作用。
恒星的天体世界最猛烈的变化是超新星爆发这种事情,它是恒星演化到末期的一种表现,一般都是红巨星变成密度极高的白矮星,当今天文学家看到最绚丽的场景是1987A的爆发,它出现了三个光环,其中的一个环相当于它的珍珠项链。
超新星爆发是宇宙的烟火表演,虽然难以及时看到,但宇宙中到处都有它们留下的痕迹,很多奇异的星云都跟超新星爆发有关,这一般是X结构的气体星云,也就是爆发产生出来的灰尘,这些气体尘埃可以扩散很远,把伴星包括在其中,伴星似乎是在它的肚子里。超新星爆发的灰尘渐渐消散,还能诞生回力棒星云这样宇宙中最寒冷的地方。超新星在有伴星的情况下,可以产生很多奇特的事情,宇宙花园洒水车展示的是一个特别的痕迹,这个系统中还有另一颗天体对这些残骸产生作用。
超新星的爆发有多种多样的形式,这跟恒星的质量有关,海山二星在爆发的时候,并没有导致整个星球的瓦解,它是周期性的爆发,一点一点地走向死亡。不仅如此,还有微型的超新星爆发,这让我们对这种行为有了更深刻的认识。
恒星的死亡会留下一个美丽的星云,但恒星的诞生也会产生美丽的星云,一大团气体凝聚在一起,就会形成恒星,但是,如果周围有已经诞生的大恒星,就会遇到麻烦,大恒星发出的光芒像狂风那样扫过来,气体就无法凝聚,于是我们就看到了宇宙毛毛虫这种奇特的外形,它是一个流产的恒星。不管是恒星还是行星,在形成的时候,如果没有足够的质量,那它就不能成为圆型,妊神星就是这样的产物。
几乎所有的恒星都是最初在宇宙大爆炸的尘埃中诞生的,那时候的气体包含有太多的氢和锂等轻元素。这些元素在演化的过程中会渐渐消逝,从而变成重元素,重元素是金属,于是,恒星家族就有穷人和富人的区分。如果一颗老年恒星包含了太多的锂元素,就可以判断,它吞噬了自己的穷伴侣。
要说吞噬其他天体这种事情,最典型的就是黑洞,这个名字就告诉我们,它是无恶不作的恶棍,不管什么天体,只要走到它的身边,都跑不掉,但这种认识正在发生改变,人马座黑洞吞噬G2气体云的罪恶没能得逞,气体云很可能躲过了被吞噬的厄运。至于说黑洞见什么都要吃掉,这也不准确,它也会向外界喷射电磁波,而且还会喷射铁。
至于说黑洞力大无穷,那也不对,遇到大质量星系的时候,它就倒霉了,M60-UCD1这个矮星系里居住着大黑洞,其实就是黑洞这个恶棍被大星系欺负的结果。
引力主导的宇宙是有序的,也是残酷的,但在这残酷之中,展示给我们形形色色的多彩天体。
《星空探奇》由戴铭珏编著。
万有引力定律是主持宇宙最重要的物理定律,在这个定律的主导下,除了常见的圆周运动之外,宇宙间的行星和恒星会发生各种各样奇怪的行为,那里发生的事情似乎是我们现实世界的翻版。它们都遵守万有引力定律的规则,组成各种各样的关系。
在引力主导的世界中,会发生各种各样奇妙的事情,武仙座DI两颗恒星躺着环绕对方运行,船底座的热木星会在引力的主导下,迈着死亡螺旋舞步投入到恒星的怀抱,它被吞噬了。要说吞噬其他天体这种事情,最典型的就是黑洞。
超新星爆发是宇宙的烟火表演,虽然难以及时看到,但宇宙中到处都有它们留下的痕迹。恒星的死亡会留下一个美丽的星云,恒星的诞生也会产生美丽的星云,一大团气体凝聚在一起,就会形成恒星,但是,如果周围有已经诞生的大恒星,就会遇到麻烦,大恒星发出的光芒像狂风那样扫过来,气体就无法凝聚,于是我们就看到了宇宙毛毛虫这种奇特的外形,它是一个流产的恒星。
引力主导的宇宙是有序的,也是残酷的,但在这残酷之中,展示给我们形形色色的多彩天体。
万有引力是主持宇宙最重要的物理定律,在这个定律的主导下,除了环绕运行这个正常的引力关系之外,宇宙间的行星和恒星会发生各种各样奇怪的行为,那里发生的事情似乎是我们现实世界的翻版。戴铭珏编著的《星空探奇》从独特的角度选取了一系列奇怪而又神秘的天体,采用多种语言手法,介绍它们是怎么形成的,它们是怎么演化的,以及它们为何要维持这种奇怪的关系。