基本信息

書名：星空探奇

定價：39.0元

作者：戴銘玨

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2015-09-01

ISBN：9787302407386

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：30開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

2015年7月14日，十多年的立項準備，九年多的長途飛行，50億公裏的漫漫旅程，新視野探測器拜訪瞭冥王星，迄今為止，這是人類*的徵途。迴望地球，地球隻是一個微不足道的藍點，我們就生活在這個藍點上。在這裏，所有的老人和孩子，所有的凡夫和偉人，所有的戰爭與和平，所有的民主和都在這個藍點上。這如同一粒塵埃的藍點上發生的一切，我們稱之為蒼穹之下。而那浩瀚的星空中，還有無數個這樣的世界，它們連同更多熾熱的恒星一起被我們稱為蒼穹之上。
　　仰望星空，關注蒼穹之上纔能人類的文明，《蒼穹之上》係列圖書並非科學時代對人文精神的感嘆，它是全波天文時代人類對宇宙的新認識。這充滿趣味的科普，它的主旨就是要著科學時代的少年飛入未來的星空。

內容提要

萬有引力定律是主持宇宙*重要的物理定律，在這個定律的主導下，除瞭常見的圓周運動之外，宇宙間的行星和恒星會發生各種各樣奇怪的行為，那裏發生的事情似乎是我們現實世界的翻版。它們都遵守萬有引力定律的規則，組成各種各樣的關係。
　　在引力主導的世界中，會發生各種各樣奇妙的事情，武仙座DI兩顆恒星躺著環繞對方運行，船底座的熱木星會在引力的主導下，邁著死亡螺鏇舞步投入到恒星的懷抱，它被吞噬瞭。要說吞噬其他天體這種事情，*典型的就是黑洞。
　　超新星爆發是宇宙的煙火錶演，雖然難以及時看到，但宇宙中到處都有它們留下的痕跡。恒星的死亡會留下一個美麗的星雲，恒星的誕生也會産生美麗的星雲，一大團氣體凝聚在一起，就會形成恒星，但是，如果周圍有已經誕生的大恒星，就會遇到麻煩，大恒星發齣的光芒像狂風那樣掃過來，氣體就無法凝聚，於是我們就看到瞭宇宙毛毛蟲這種奇特的外形，它是一個流産的恒星。
　　引力主導的宇宙是有序的，也是殘酷的，但在這殘酷之中，展示給我們形形的多彩天體。

目錄

作者介紹

戴銘玨，筆名北辰；
　　專業的天文科普從業者，國傢國防科工委特約撰稿人，主創航天天文科普和相關的科幻小說。對天文科普有著十五年的創作實踐，重視科普寫作視角和題材的選定以及文字中所需要的藝術錶現，擅長使用多種手法把晦澀難懂的物理知識變成有趣的內容，從而有利於讀者的理解。深刻地瞭解中國的科普現狀，科普藝術性的開拓者和求索者。

文摘

一顆金剛石行星的怨恨
　　超新星把金剛石送往地球
　　在遠古的時代，人們對一年四季星空的變化懷著一種深深的敬意，星星是他們崇拜的目標，他們把寶石的閃亮和星星的閃亮結閤在一起，說星星像寶石。文明的都市裏，星空已經看不到，銀河更是像傳說那樣無影無蹤，但是，人們依然記得兒時的歌謠：“天上的星，亮晶晶，數來數去數不清。”並把鑽石這個概念賦予星星，說他們就像是鑽石那樣在閃亮。
　　不管是古代還是現代，人們都把星星的閃亮與鑽石聯係在一起，這種說法是有問題的。每一顆可以看到的星星都是巨大無比的恒星，在距離地球十分遙遠的宇宙裏，而鑽石卻十分小，隻是一個小小的顆粒。
　　更大的問題是，鑽石在自然界並不存在，它是經過琢磨的金剛石，地球上的金剛石是十分稀少的。金剛石看上去很普通，但是，金剛石經過精心的切割、打磨，就會産生多個晶麵，散發璀璨的光芒。這纔是鑽石，鑽石與金剛石的關係就像是木頭和傢具那樣，需要經過二次加工，金剛石纔能稱為鑽石。自然界中的金剛石都很小，這也注定鑽石很小。**的鑽石，也就是經過琢磨的鑽石重量也僅僅有600剋拉，相當於120多剋。
　　那麼有沒有像天體那樣大的金剛石呢？有，我就是這樣一顆巨大無比的天體，整個身體就是一塊巨大無比的金剛石，在遙遠的太空注視著地球。
　　這似乎不可思議，在寒冷的太空中怎麼會有金剛石呢？怎麼會有形成金剛石的條件呢？要知道，金剛石在地球內部需要經過極高的高溫纔能形成，不僅如此，還需要極高的壓力，也隻有在地球的內部，纔能産生極高的壓力。金剛石是在遠古的地球內部形成的，地殼的變化，讓它們漸漸上升到地錶麵，重新分布在一些地方，或者在河流中，或者在土地裏，當然更多的在礦坑裏麵。現在，人們在高溫高壓的環境下，也可以人工製造齣來金剛石。
　　金剛石是在地球內部自己形成的，這隻是一種傳統的說法，要說金剛石是在太空形成的似乎更閤適，恒星內部不僅有高溫的條件，還有高壓的條件，而且，溫度和壓力特彆大，大到恒星本身無法支持住的時候，於是一個天體就解體瞭，産生瞭超新星爆發，超新星爆發把金剛石噴射齣去，隨著塵埃和碎塊一同飛翔，來到地球上。
　　在一些來自太空的隕石中，人們發現瞭金剛石，那是星體碰撞後留下的殘骸，它們的體積極小。所以，與其說地球內部形成瞭金剛石，還不如說是遙遠時代的超新星爆發把金剛石送到瞭地球上，在恒星的演化過程中，金剛石很容易生成。
　　烈火修煉的漫長歲月
　　我是一顆金剛石星體，雖然光彩奪目，組成成分卻是碳元素，碳就是煤炭，可以燃燒，可以帶來光明和熱量的物質。碳這種元素，組成的形式是多種多樣的，不僅鉛筆芯是碳，就連飛機的外殼也是碳，叫做碳縴維。碳更能以多種元素組閤，構成復雜的物質。
　　生命是由碳、氫、氧三種化學元素構成的，不管是小麥，還是蘋果，不管是植物，還是動物，甚至是人類，主要成分都是碳氫氧三種元素。但是，不管是什麼生命，如果把它們投入熔爐中去焚燒，都是隻剩下一堆灰燼，這堆灰燼就是碳元素。
　　從本質上來說，地球上不該有碳元素，碳元素來自於太空，是太空中恒星的演化，産生瞭碳元素，後來又經過超新星爆發，把碳元素送來瞭地球。宇宙中的碳元素是在恒星的大熔爐中煆燒而成的。經過烈火的修煉，纔産生瞭我——一顆金剛石星體。
　　在宇宙剛剛誕生的時候，還沒有恒星，當然也沒有我，也沒有地球人類。那時候的宇宙，隻有氫元素，到處彌漫著氫元素組成的氣體。當氫元素凝聚成一團的時候，就會越聚越多，越聚越大，成為一大團氣體，氣體的溫度越來越高，就會燃燒起來，發齣烈火一樣的光芒。這就是一顆恒星，跟太陽一樣光芒四射。
　　我就是那個時候誕生的，跟宇宙中所有的恒星一樣，發齣耀眼的光芒，我們燃燒的是氫元素。但是，好日子並不會長久，總有一天，氫元素會燃燒完，不再有能量，對於太陽那樣的恒星來說，這個過程能支持五十億年。五十億年之後還燃燒什麼呢？不要著急，宇宙早就做好瞭安排，氫燃燒過後會變成氦元素，氦元素照樣也能燃燒，它需要更高的溫度纔能點燃，燃燒産生的溫度也會更高，將會到達一億度，而氫燃燒隻能達到一韆萬度。依靠氦元素的燃燒，我還能支持十幾億年。
　　那時候，我是宇宙中**代恒星，比太陽誕生得早，那時候的太陽還是一團沒有成型的氣體，而我卻在嚮宇宙發射齣巨大的熱量，對此，我感到驕傲和自豪。我曾經這樣問自己，我這樣無休無止地燃燒，究竟是為瞭什麼？很遺憾，我找不到答案。
　　隨著時間的慢慢流逝，我明白瞭，我這樣燃燒的目的是製造齣碳元素。氦燃燒的過程就是製造碳元素的過程。這個過程也就是製造齣金剛石的過程，但我並不是簡單和緩地變成一顆金剛石的星體，這個過程是很復雜的，也存在著很多不確定性。
　　對於我來說，我沒有那麼大的個頭，我的演化之路到此也就該結束瞭，這個結束伴隨著一個激烈的過程。那就是，我要經過一輪生死的考驗，發生一次超新星爆發。當超新星的光芒褪盡，我就成為一顆溫度更高密度更大的白矮星。
　　這就是我的今天，一顆白矮星，在高壓的環境下，碳元素已經結晶，變成瞭一塊巨大的金剛石，從內到外堅硬無比，這是恒星大熔爐的産物，在這裏，演化的結果還會存在一些氧元素和氦元素，它們的數量很少，作為稀薄的大氣層環繞著我，於是，我是顆名副其實的金剛石星球。
　　這個時候，我也是驕傲的，但是，當我看到我的兄弟的時候，我的驕傲就蕩然無存。
　　兄弟老年相見
　　當我從一大堆星際塵埃中形成的時候，並不是一個人獨自齣生，和我一起齣生的還有我的兄弟，可以說，我們是一對雙胞胎，是一對雙星，這種情況在宇宙中很多，宇宙中的很多恒星都是雙星。
　　我和我的兄弟一同形成，也一同慢慢長大、變老。但是，因為起初個頭不一樣，也就注定我們會沿著不同的方嚮演化。因為在形成的時候，我的兄弟他從早期宇宙中吸收到的氫元素較多，比十個太陽還要多，這麼多的物質也就注定他燃燒的溫度更高，提前把氫元素燃燒完瞭，於是他在我之前進入到氦元素燃燒過程，而後又進入到碳燃燒過程，碳燒完後，還會進入更高一級的燃燒，總之，燃燒産生的化學元素越來越重，但是，它卻不可能無限製地一步一步走下去，因為它的壓力在增長。直到有一天，它的壓力把電子壓進原子核的內部，成為瞭中子。這時候就沒有化學元素的區彆瞭，於是它也經過一次激烈的超新星爆發，變成瞭一顆中子星。
　　命運就是這麼捉弄人，我們一起齣生，我變成瞭白矮星，可是我的兄弟卻變成瞭中子星，這也依然要歸結於當初的安排，他就像是得到瞭足夠的奶水，長成瞭大個子，而我營養不良，匆匆走到白矮星就結束瞭發育。
　　老年的我們相互比較一下，就會發現很多不同，**的不同點錶現在密度上，我是一顆白矮星，密度異乎尋常得高，每立方厘米，也就是手指頭那麼大一點，質量就達到幾十噸，需要很大的起重機纔能吊起來。這麼高的密度很驚人瞭吧，但是，在我兄弟中子星麵前，這是小巫見大巫，中子星的一立方厘米可以達到一億噸。半徑十公裏的中子星就可以與太陽相提並論瞭。
　　種種特性顯示，他並不是一顆普通的中子星，他是一顆能夠發齣電磁輻射的中子星，也就是說他是一顆脈衝星。就像是大海中的燈塔那樣，不停地嚮周圍掃射齣電磁波。
　　密度不同並不是我感到不滿的地方，他能發齣電磁波也不是我不滿的原因，畢竟我們是兄弟，我應該為兄長的這些成就感到驕傲，但是，他不該持強淩弱，欺負我。讓我不滿的原因是我們的關係發生瞭改變。說起來，真是傢門不幸，這是巨大的恥辱。我們本來是兄弟，*終，我們卻成為瞭父子。
　　兄弟變成瞭父子
　　當初我們一同誕生的時候，雖然有著質量上的差異，但我們還是像親兄弟那樣，手拉著手，就像在跳交誼舞，雙方之間保持著的距離，在彼此繞轉。這種繞轉錶明，我們的地位是平等的。但是，後來，情況發生瞭改變，而且是一場大改變，我變得開始圍繞著他轉瞭，他一舉成為主角，我成為瞭配角。
　　這一切還得從我們的個頭不一樣說起，當我成為超新星爆發的時候，釋放齣來巨量的物質，這些物質成為一個外殼，釋放到周圍的宇宙空間，俗話說，肥水不流外人田，這些爆發齣去的外殼物質，*終被脈衝星吸收瞭，我的物質日復一日地流嚮脈衝星。說起原因，還是因為它的個頭大，引力也大，似乎當初的大小不均已經注定瞭今天的結果。
　　跟爆發前的我相比，我的質量損失得太多瞭，隻留下中心一個小小的核心，這就是我，一顆白矮星。但是，我的兄弟，卻因為從我這裏吸收瞭大量的物質，變得更加強大瞭。這種變化導緻我們的引力關係也發生瞭大改變，我不能再與他稱兄道弟瞭，我們的關係必須要做一次的改變，於是，我們不再相互繞轉，我開始從固有的軌道走開，進入到環繞他運行的軌道，我開始成為瞭他的行星。
　　悲哀啊，這就是我們的命運，這就是我們的結局，強者越強，弱者越弱，我因為個子小被他欺負，*後完全成為瞭配角，成為瞭他的一顆行星，一對兄弟卻變成瞭父子。
　　超級金剛石很憤慨
　　讓我不滿的並不僅僅是兄弟變成瞭父子，還有隨之而來的一係列問題。
　　我在圍繞著脈衝星運轉，他是我的主人，作為主人，他有自己的名字，他的名字叫做PSR J1719-1438，雖然這個名字並不好聽，但也讓我無比羨慕，因為我至今還沒有自己的名字，而隻是擁有一個從屬於他的名字，叫做PSR J1719-1438B，我隻是從屬於他，人們隻是習慣地稱我為一顆金剛石行星。
　　現在已經發現瞭一些金剛石恒星，恒星比我的輩份高，它們也沒有自己的名字，似乎我不該有什麼奢望，但是，這卻是一個不能忽視的問題。可以預言，具有我們這種金剛石特性的星球很多，現在其他的金剛石行星也會齣現在天文學傢的視野裏，巨蟹座55e，還有繞脈衝星PSRB1257＋12公轉的行星都是碳元素行星，它們很可能也是金剛石行星，隻是還沒有被確認，等到確認的時候，我們就成為瞭一個大傢族，那時候我還是沒有名字嗎？
　　我們碳行星之所以會形成，更多的原因在於水土吧，我和這個所謂的父親一同形成的時候，我們這裏是缺氧的，太陽係就形成於富含矽-氧化閤物的地方，但我們這裏卻富含碳元素，這導緻瞭今天的結局。也許我該怨恨我齣生的這個地方。
　　作為我的兄弟，他處處炫耀自己，從來沒有顧及我的感受，更加讓我生氣的就是他的自轉，PSR J1719-1438是一顆脈衝星，在高速度地自轉，把他的光芒和電磁波掃嚮宇宙，嚮宇宙炫耀他的存在，似乎他是真正的成功者。
　　當他的電磁波掃過我的時候，我的身體上就會激發齣光信號和電信號，也正是因為這個原因，科學傢纔發現瞭我，而且還據此得齣結論，知道我每隔二小時十分鍾圍繞他運轉一圈，我們之間的距離是六十萬公裏。
　　他的自轉是那麼高速，每分種可以自轉一萬圈，一般天體，以這麼快的速度自轉都會把自身的物質甩齣去，而變得支離破碎，我在心底詛咒他快一點崩潰吧。但這是不可能的，他的密度比我還高，因為他的本質是一顆中子星。這也注定他有巨大的引力，讓他在高速度自轉的時候不會崩潰。
　　我的怨恨不僅來自我的主人，還來自地球，當我齣現在地球人麵前的時候，有貪婪者宣布，我屬於他所有，我成為瞭他的個人財産，他驕傲地嚮地球人宣布，它擁有**的鑽石，而且還要售賣。
　　這真是荒唐透頂的事情，我在遙遠的巨蛇座，距離地球有4000光年那麼遠，你怎麼運迴地球？我的體積並不大，但論直徑來說，也能趕上五倍地球，在行星傢族中也是龐然大物瞭，更何況，我的密度也大得很，比太陽係的木星還要重得多，誰能帶得走？
　　另一個事實我也必須要告訴他們，在我的錶麵上，存在著金剛石，但是也存在著很多矽酸鹽和石墨等物質，我並不是一顆純潔的金剛石。
　　對於這些具有貪婪之心的人，我還要告訴他，不僅宇宙中有金剛石天體，就是黃金星體也會有，你能帶得走嗎？

序言

在人類的世界中，強者欺負弱者的行為被人不齒，但是，在宇宙天體的世界內，強者欺負弱者是基本的規律。主導天體世界的是萬有引力，不管是恒星還是行星，它們都遵守萬有引力的規則，組成各種各樣的關係。它們組成豐富多彩的天體傢庭，在這個傢庭內部，也會齣現各種各樣的關係。
　　在太陽係中，衛星環繞行星運轉，如果看它們自轉和公轉的軌道周期是否一緻，就會發現，有熱情的衛星和不熱情的衛星，甚至還有兩情相悅，像戀人那樣相互凝視對方的一對主僕。土衛十和土衛十一不僅大小差不多，還有著相同的公轉周期，它們玩膩瞭一般的運行關係，它們會相互交換軌道，從而改變身份。
　　在恒星世界中，雙星占很大數量，武仙座DI兩顆恒星躺著環繞對方運行，在*靠近對方的時候，雙方的引力都很大，會讓彼此*接近的地方鼓起來一個大包，似乎是想要親吻對方。在麒麟座V753這對雙星中，隻有一方鼓起來一個大包，想要親吻對方。這個突起告訴我們，它的物質正在被同伴吸收，這樣吞噬對方的事情本該是*悲慘的，卻被演繹地如此浪漫。
　　兩個雙星大小不一緻，它們的壽命就不一樣，大的演化較快，就會較早地發生爆發，而個頭較小的會晚一點發生爆發，這種不對稱的演化過程會齣現很多奇特的事情，本來是一對兄弟的恒星後麵會發生輩分的改變，其中的一顆不僅變成瞭行星，而且還變成瞭金剛石，地球上*稀有的石頭居然在宇宙中以一個星球的樣子齣現。
　　在引力主導的世界中，會發生各種各樣奇妙的事情，軌道周期共振會讓木衛二的冰海斷裂，導緻一種特彆的化妝術的齣現，讓木衛二的後麵呈現紅色。有些天體能夠掙脫引力的控製，橫衝直撞，於是地球也就有瞭危險，其實這也是引力在起作用。
　　引力*直接的錶現是引力透鏡，大天體質量龐大，會改變光的傳播，讓光綫發生彎麯，它就相當於望遠鏡，讓我們看到它背後的場景，那是宇宙*深處的景觀。
　　能解釋宇宙天體運行的不僅是萬有引力，還有更高級的相對論，盡管不容易理解，但還是能夠在太空天體的運動中體現齣來，雙脈衝星相互環繞的軌道越來越小，越來越近，*終會撞擊到一起。船底座的熱木星會在引力的主導下，邁著死亡螺鏇舞步投入到恒星的懷抱，也就是被這顆恒星吞噬掉。還有奇特的雙恒星共同的行星，目睹瞭傢庭的暴力，看著其中的一顆，邁著螺鏇舞步走嚮死亡。
　　行星圍繞著兩顆恒星運轉並不稀奇，還有兩顆行星圍繞著兩顆恒星運轉的事情，一傢四口的故事還比較稀奇。至於恒星柱一，可以肯定，它是兩個天體，隻是至今還無法揭穿它們光影魔術錶演的秘密。但可以肯定，那也是引力在起作用。
　　恒星的天體世界*猛烈的變化是超新星爆發這種事情，它是恒星演化到末期的一種錶現，一般都是紅變成密度極高的白矮星，當今天文學傢看到*絢麗的場景是1987A的爆發，它齣現瞭三個光環，其中的一個環相當於它的珍珠項鏈。
　　超新星爆發是宇宙的煙火錶演，雖然難以及時看到，但宇宙中到處都有它們留下的痕跡，很多奇異的星雲都跟超新星爆發有關，這一般是X結構的氣體星雲，也就是爆發産生齣來的灰塵，這些氣體塵埃可以擴散很遠，把伴星包括在其中，伴星似乎是在它的肚子裏。超新星爆發的灰塵漸漸消散，還能誕生迴力棒星雲這樣宇宙中*寒冷的地方。超新星在有伴星的情況下，可以産生很多奇特的事情，宇宙花園灑水車展示的是一個特彆的痕跡，這個係統中還有另一顆天體對這些殘骸産生作用。
　　超新星的爆發有多種多樣的形式，這跟恒星的質量有關，海山二星在爆發的時候，並沒有導緻整個星球的瓦解，它是周期性的爆發，一點一點地走嚮死亡。不僅如此，還有微型的超新星爆發，這讓我們對這種行為有瞭更深刻的認識。
　　恒星的死亡會留下一個美麗的星雲，但恒星的誕生也會産生美麗的星雲，一大團氣體凝聚在一起，就會形成恒星，但是，如果周圍有已經誕生的大恒星，就會遇到麻煩，大恒星發齣的光芒像狂風那樣掃過來，氣體就無法凝聚，於是我們就看到瞭宇宙毛毛蟲這種奇特的外形，它是一個流産的恒星。不管是恒星還是行星，在形成的時候，如果沒有足夠的質量，那它就不能成為圓型，妊神星就是這樣的産物。
　　幾乎所有的恒星都是*初在宇宙大爆炸的塵埃中誕生的，那時候的氣體包含有太多的氫和鋰等輕元素。這些元素在演化的過程中會漸漸消逝，從而變成重元素，重元素是金屬，於是，恒星傢族就有窮人和富人的區分。如果一顆老年恒星包含瞭太多的鋰元素，就可以判斷，它吞噬瞭自己的窮伴侶。
　　要說吞噬其他天體這種事情，*典型的就是黑洞，這個名字就告訴我們，它是無惡不作的惡棍，不管什麼天體，隻要走到它的身邊，都跑不掉，但這種認識正在發生改變，人馬座黑洞吞噬G2氣體雲的罪惡沒能得逞，氣體雲很可能躲過瞭被吞噬的厄運。至於說黑洞見什麼都要吃掉，這也不準確，它也會嚮外界噴射電磁波，而且還會噴射鐵。
　　至於說黑洞力大無窮，那也不對，遇到大質量星係的時候，它就倒黴瞭，M60-UCD1這個矮星係裏居住著大黑洞，其實就是黑洞這個惡棍被大星係欺負的結果。
　　引力主導的宇宙是有序的，也是殘酷的，但在這殘酷之中，展示給我們形形的多彩天體。