基本信息

书名：星空探奇

定价：39.0元

作者：戴铭珏

出版社：清华大学出版社

出版日期：2015-09-01

ISBN：9787302407386

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：30开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

2015年7月14日，十多年的立项准备，九年多的长途飞行，50亿公里的漫漫旅程，新视野探测器拜访了冥王星，迄今为止，这是人类*的征途。回望地球，地球只是一个微不足道的蓝点，我们就生活在这个蓝点上。在这里，所有的老人和孩子，所有的凡夫和伟人，所有的战争与和平，所有的民主和都在这个蓝点上。这如同一粒尘埃的蓝点上发生的一切，我们称之为苍穹之下。而那浩瀚的星空中，还有无数个这样的世界，它们连同更多炽热的恒星一起被我们称为苍穹之上。
　　仰望星空，关注苍穹之上才能人类的文明，《苍穹之上》系列图书并非科学时代对人文精神的感叹，它是全波天文时代人类对宇宙的新认识。这充满趣味的科普，它的主旨就是要着科学时代的少年飞入未来的星空。

内容提要

万有引力定律是主持宇宙*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，*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，展示给我们形形的多彩天体。

目录

作者介绍

戴铭珏，笔名北辰；
　　专业的天文科普从业者，国家国防科工委特约撰稿人，主创航天天文科普和相关的科幻小说。对天文科普有着十五年的创作实践，重视科普写作视角和题材的选定以及文字中所需要的艺术表现，擅长使用多种手法把晦涩难懂的物理知识变成有趣的内容，从而有利于读者的理解。深刻地了解中国的科普现状，科普艺术性的开拓者和求索者。

文摘

一颗金刚石行星的怨恨
　　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。**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**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。
　　兄弟老年相见
　　当我从一大堆星际尘埃中形成的时候，并不是一个人独自出生，和我一起出生的还有我的兄弟，可以说，我们是一对双胞胎，是一对双星，这种情况在宇宙中很多，宇宙中的很多恒星都是双星。
　　我和我的兄弟一同形成，也一同慢慢长大、变老。但是，因为起初个头不一样，也就注定我们会沿着不同的方向演化。因为在形成的时候，我的兄弟他从早期宇宙中吸收到的氢元素较多，比十个太阳还要多，这么多的物质也就注定他燃烧的温度更高，提前把氢元素燃烧完了，于是他在我之前进入到氦元素燃烧过程，而后又进入到碳燃烧过程，碳烧完后，还会进入更高一级的燃烧，总之，燃烧产生的化学元素越来越重，但是，它却不可能无限制地一步一步走下去，因为它的压力在增长。直到有一天，它的压力把电子压进原子核的内部，成为了中子。这时候就没有化学元素的区别了，于是它也经过一次激烈的超新星爆发，变成了一颗中子星。
　　命运就是这么捉弄人，我们一起出生，我变成了白矮星，可是我的兄弟却变成了中子星，这也依然要归结于当初的安排，他就像是得到了足够的奶水，长成了大个子，而我营养不良，匆匆走到白矮星就结束了发育。
　　老年的我们相互比较一下，就会发现很多不同，**的不同点表现在密度上，我是一颗白矮星，密度异乎寻常得高，每立方厘米，也就是手指头那么大一点，质量就达到几十吨，需要很大的起重机才能吊起来。这么高的密度很惊人了吧，但是，在我兄弟中子星面前，这是小巫见大巫，中子星的一立方厘米可以达到一亿吨。半径十公里的中子星就可以与太阳相提并论了。
　　种种特性显示，他并不是一颗普通的中子星，他是一颗能够发出电磁辐射的中子星，也就是说他是一颗脉冲星。就像是大海中的灯塔那样，不停地向周围扫射出电磁波。
　　密度不同并不是我感到不满的地方，他能发出电磁波也不是我不满的原因，毕竟我们是兄弟，我应该为兄长的这些成就感到骄傲，但是，他不该持强凌弱，欺负我。让我不满的原因是我们的关系发生了改变。说起来，真是家门不幸，这是巨大的耻辱。我们本来是兄弟，*终，我们却成为了父子。
　　兄弟变成了父子
　　当初我们一同诞生的时候，虽然有着质量上的差异，但我们还是像亲兄弟那样，手拉着手，就像在跳交谊舞，双方之间保持着的距离，在彼此绕转。这种绕转表明，我们的地位是平等的。但是，后来，情况发生了改变，而且是一场大改变，我变得开始围绕着他转了，他一举成为主角，我成为了配角。
　　这一切还得从我们的个头不一样说起，当我成为超新星爆发的时候，释放出来巨量的物质，这些物质成为一个外壳，释放到周围的宇宙空间，俗话说，肥水不流外人田，这些爆发出去的外壳物质，*终被脉冲星吸收了，我的物质日复一日地流向脉冲星。说起原因，还是因为它的个头大，引力也大，似乎当初的大小不均已经注定了今天的结果。
　　跟爆发前的我相比，我的质量损失得太多了，只留下中心一个小小的核心，这就是我，一颗白矮星。但是，我的兄弟，却因为从我这里吸收了大量的物质，变得更加强大了。这种变化导致我们的引力关系也发生了大改变，我不能再与他称兄道弟了，我们的关系必须要做一次的改变，于是，我们不再相互绕转，我开始从固有的轨道走开，进入到环绕他运行的轨道，我开始成为了他的行星。
　　悲哀啊，这就是我们的命运，这就是我们的结局，强者越强，弱者越弱，我因为个子小被他欺负，*后完全成为了配角，成为了他的一颗行星，一对兄弟却变成了父子。
　　超级金刚石很愤慨
　　让我不满的并不仅仅是兄弟变成了父子，还有随之而来的一系列问题。
　　我在围绕着脉冲星运转，他是我的主人，作为主人，他有自己的名字，他的名字叫做PSR J1719-1438，虽然这个名字并不好听，但也让我无比羡慕，因为我至今还没有自己的名字，而只是拥有一个从属于他的名字，叫做PSR J1719-1438B，我只是从属于他，人们只是习惯地称我为一颗金刚石行星。
　　现在已经发现了一些金刚石恒星，恒星比我的辈份高，它们也没有自己的名字，似乎我不该有什么奢望，但是，这却是一个不能忽视的问题。可以预言，具有我们这种金刚石特性的星球很多，现在其他的金刚石行星也会出现在天文学家的视野里，巨蟹座55e，还有绕脉冲星PSRB1257＋12公转的行星都是碳元素行星，它们很可能也是金刚石行星，只是还没有被确认，等到确认的时候，我们就成为了一个大家族，那时候我还是没有名字吗？
　　我们碳行星之所以会形成，更多的原因在于水土吧，我和这个所谓的父亲一同形成的时候，我们这里是缺氧的，太阳系就形成于富含硅-氧化合物的地方，但我们这里却富含碳元素，这导致了今天的结局。也许我该怨恨我出生的这个地方。
　　作为我的兄弟，他处处炫耀自己，从来没有顾及我的感受，更加让我生气的就是他的自转，PSR J1719-1438是一颗脉冲星，在高速度地自转，把他的光芒和电磁波扫向宇宙，向宇宙炫耀他的存在，似乎他是真正的成功者。
　　当他的电磁波扫过我的时候，我的身体上就会激发出光信号和电信号，也正是因为这个原因，科学家才发现了我，而且还据此得出结论，知道我每隔二小时十分钟围绕他运转一圈，我们之间的距离是六十万公里。
　　他的自转是那么高速，每分种可以自转一万圈，一般天体，以这么快的速度自转都会把自身的物质甩出去，而变得支离破碎，我在心底诅咒他快一点崩溃吧。但这是不可能的，他的密度比我还高，因为他的本质是一颗中子星。这也注定他有巨大的引力，让他在高速度自转的时候不会崩溃。
　　我的怨恨不仅来自我的主人，还来自地球，当我出现在地球人面前的时候，有贪婪者宣布，我属于他所有，我成为了他的个人财产，他骄傲地向地球人宣布，它拥有**的钻石，而且还要售卖。
　　这真是荒唐透顶的事情，我在遥远的巨蛇座，距离地球有4000光年那么远，你怎么运回地球？我的体积并不大，但论直径来说，也能赶上五倍地球，在行星家族中也是庞然大物了，更何况，我的密度也大得很，比太阳系的木星还要重得多，谁能带得走？
　　另一个事实我也必须要告诉他们，在我的表面上，存在着金刚石，但是也存在着很多硅酸盐和石墨等物质，我并不是一颗纯洁的金刚石。
　　对于这些具有贪婪之心的人，我还要告诉他，不仅宇宙中有金刚石天体，就是黄金星体也会有，你能带得走吗？

序言

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*靠近对方的时候，双方的引力都很大，会让彼此*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*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*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*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*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，*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*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，一般都是红变成密度极高的白矮星，当今天文学家看到*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*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*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，*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，展示给我们形形的多彩天体。