登陆注册
48786100000021

第21章 宇宙喷流产生之谜

喷泉,五光十色的喷泉,无论春夏秋冬,晴晦晨昏,总是那样美丽诱人,给建筑、庭院增添无限魅力!但你可知道,宇宙中也有着许多千姿百态的“喷泉”,也同样把天文学家“勾引”得梦寐不宁吗?

1917年,美国加州大学利克天文台的柯蒂斯观测到:从室女座方向的椭圆星系M87向西北方向伸出一条细而直的亮束,长达19角秒,很像是它喷出的一束发光流体,喷流由此而得名。囿于当时的仪器水平,无法对此进行更细致的研究,一时也没发现类似的天体,这方面的工作就此沉寂了几十年。直到1971年,天文观测早已扩展到射电波段,人们发现许多河外星系,特别是椭圆星系都有着射电双瓣型的外部结构,为了解释它的形成,英国剑桥天文研究所的里斯才又想起了喷流。他认为:正是由星系中心射出的喷流——多半是双极型的,即朝着两个相反方向同时喷出——把物质和能量带出,形成了发出强烈射电辐射的双瓣。由于有了高精度的射电干涉仪,他的假说不久便得到了观测证实,从此形成了有关喷流的理论研究的热潮,至今不衰。

现在我们知道,喷流是宇宙中相当普遍的一种现象:大的如星系喷流,是一种狭长的电离气体(等离子体)束流,从包含着10亿个太阳质量的星系中心喷出,速度可高达每秒20万千米,即光速的2/3以上,延伸长度达百万光年量级,相当于太阳和地球间距离的100亿倍:由它带出而聚集在一个射电瓣中的能量相当于1000万颗恒星质量全部转化得到的能量,用诸如“宏伟”、“壮观”这些词又何足以表达其规模和气魄的万分之一!小的如银河系内气体、尘埃之中的分子气体双极流,发自质量与太阳同量级的新生原恒星和年轻星,速度为每秒几十到数百千米,长度与太阳、地球间距离相当。至于形态,更是百彩纷呈:直的、弯的、单侧的、双极的,对称的、反对称的,更有大喷流的始端又套着一个小得多的“袖珍”喷流的。造物主莫非也如此醉心于“喷泉”吗?

关于喷流,我们实在知道得还太少。最核心的问题是:它是怎样产生的?迄今已经提出了不下10种假说,各执一见,各有所长,却没有一种得到天文界的公认。尽管如此,我们还是可以根据它们之间大同小异的程度,把它们分为几大类别。

70年代末形成雏形,至今仍有一大批天文学家不断从不同角度加以修补、调整的是吸积—喷口假说。设想有一个黑洞在自转,根据广义相对论的原理,这会造成周围空间的扭曲,引起包围该黑洞的气体绕同一转轴旋转。离中心不同距离处的气体转速不同,于是气体间的摩擦造成两方面的效果:首先,它使气体逐渐沉降到黑洞赤道面上形成盘;其次,在消耗机械能的过程中使气体逐渐向中心“吸积”。黏滞力起作用的过程同时也是机械能转化为热的过程,由于黑洞的“热阱”特别深,所以靠近吸积盘的中心部位,温度特别高,形成强辐射场。很高的辐射压首先沿转轴方向把气体盘“吹透”,形成两个“喷口”,随后不断把气体从喷口喷出,这就是喷流。

这个假说很生动,但也有不少困难。例如,这种辐射场的可见光和紫外辐射应该远大于我们所实际观测到的结果;喷流中源源不断的物质和能量来源似乎略感不足,星系中心还应有着某种我们没有掌握的剧烈活动;喷流能在上万光年的距离上不断加速,这一点好像也还缺乏满意的解释……另一大类的支持者人数较少,他们认为要到电磁作用中去找喷流的成因,一般都求助于磁力线的扭转。例如,东京大学的内田丰提出一种假说,认为宇宙中稀薄的气体在引力的作用下凝聚时,由于磁场对荷电粒子的力作用,总是倾向于形成一个与原始宇宙磁场相垂直的盘,而且由于角动量守恒的缘故,盘总是在自转的。同时,在凝聚的过程中,引力能转化为热,温度升高,根据磁流体力学的理论,磁力线将“冻结”在盘上。于是,旋转的盘就会带着磁力线扭起来,越靠近盘的地方扭得越厉害,或者换句话说,磁场强度的垂直分量越大。我们知道,场是同能量相联系的,靠近盘的地方磁场能量聚集得高,就会产生一种“磁压”,把物质推向外,这就产生了喷流。

还有一些别的假说。有的纯粹是流体力学的;有的设想存在着湍流加速;甚至还有的认为是一个星系在“吞食”伴星系的过程中产生了喷流,同时也得到巨大的物质和能量补充……由于喷流涉及的过程是在非常极端的、地面无法企及的物理条件下(超高密、超高压、超高温等)进行的,无论是星系核还是银河系中刚形成的年轻星都被裹在厚厚的气体或尘埃云中难以观测到,所以,作为它们的外部表现的喷流一旦被人们发现,就引起强烈的好奇和兴趣,不是很容易理解吗?宇宙喷流到底是怎样形成的,目前还是众说纷纭,莫衷一是,但随着观测、理论两方面工作的不断深入,人们终将一步步地接近喷流之谜的最后解答。

同类推荐
  • 绿野仙踪

    绿野仙踪

    《绿野仙踪》是鲍姆的代表作,本书主要讲述的是生活在堪萨斯州的小女孩多萝茜被一阵旋风带到了神奇的魔法世界,并与小伙伴没有头脑的稻草人、没有心脏的铁皮人、胆小的狮子一起历险并实现愿望的故事。一路上,他们路过了温基国,陶瓷国,桂特林国,还有发着绿光的翡翠城。遇到了神奇的捉人树,凶猛的射头人,还有友好又顽皮的飞猴。童话的内容突出了善与恶的明显立场,两个恶女巫都被多萝茜杀死了,小女孩还解放了被她们奴役的善良百姓。而善良的多萝茜和她的小伙伴们都完成了心愿,并快乐地生活。书中奇幻的场景,扣人心弦的情节,无穷无尽的想象力,都使得《绿野仙踪》成为当之无愧的童话经典。
  • 自然常识速读

    自然常识速读

    科学无处不在,在我们的周围,各类各样的事物中,都隐含着科学。一株花、一棵树、一滴水……一花一世界,一叶一菩提。无论是仰望星空、俯视大地,还是近观我们周遭咫尺器物,处处都可以发现科学原理蕴于其中。从生活中任何的小事物中都能发现科学的闪光。而现在,让我们在故事中去寻找科学。
  • 美德故事丛书·社会公德故事

    美德故事丛书·社会公德故事

    本书以弘扬文明礼貌、助人为乐、爱护公物、保护环境的故事为主要内容,让孩子们在看故事的同时能够树立起公德意识。
  • 青少年心灵治愈故事系列:传递爱的力量

    青少年心灵治愈故事系列:传递爱的力量

    “青少年心灵治愈故事系列”,包含了六本书,收录了近四百个精彩的小故事,囊括了勇气、诚信、认知自我、专注、友爱、情绪管理等各个不同的情商培养主题,是暖心的读物,写给正值青春前期,在经历某种程度的迷茫与疼痛的人。李加臣编的这本《传递爱的力量》就是该系列丛书之一,精心选编了数十个精彩的以“友爱”为主题的小故事。这些故事,或出自一些对后世有着深远影响的历史事件,或来自古今中外名圣先哲们的生活片段。书中的每个故事都不长,却以通俗的语言和生动的方式诠释着本来简单的人生真谛与深刻道理。每个故事都有“心灵物语”和“心灵加油站”两个板块,为读者提供了一种阅读引导,这里既阐述了故事的内涵,也给了读者静心思考的空间。
  • 青少年应该知道的病毒

    青少年应该知道的病毒

    本书主要介绍了病毒的概念、起源、特征、分类、结构、生殖等方面内容。另外还简介了病毒对人类或其他生物的危害和在环境中所起的作用等内容。
热门推荐
  • 无上皇宠

    无上皇宠

    墨色的眸子在黑夜里闪着暗淡的光,就像黑珍珠一样蒙着淡淡的霜,但那幽深珍珠里面却蕴藏着火苗,愤怒的随时要爆发出来,将眼前的一切烧个精光。就在她绝望的时候,忽然,一滴温热的液体滴落在了她早已冰冷的嘴角,让她将疼痛感受的更加彻底。液体慢慢的渗进千泠玥的嘴唇,咸涩的感觉直冲她的味觉,是眼泪?她静静的看着眼前这头发了狂的狮子,竟然渐渐忘记了身体剧烈的疼痛,不禁开始探究这个男人心中的愤怒,是什么让他这么折磨自己,是什么让他这么……痛苦。“既然你这么快乐,哭什么?”千泠玥朱唇轻启,而他面对着她的质疑,竟然慌了神色,眼神闪烁不定,不敢直视她的眼睛。
  • 大萌朝的猎魔人

    大萌朝的猎魔人

    大萌朝外有边患,内有腐败,妖孽四起。作为一名初出茅庐的猎魔人,却只想好好推广昆特牌......
  • 网王之小朋友我爱你

    网王之小朋友我爱你

    她本是商场上雷厉风行的天才,被人寻仇殒命,不料穿越到网王的世界,还穿成了一个小朋友!老天,要不要这样对她啊?意外中,和迹部景吾杠上,她训斥他,他竟然嫌她小,没有权力说她!那好吧,她会让他见识到,生理年龄不代表心理年龄!迹部景吾,你等着接着吧!
  • 宸宫青烟

    宸宫青烟

    舞青烟,从侠女到皇后,遇到的破事不少,烂人也不少,不过,真心人也有!
  • 大毒仙

    大毒仙

    你知道世间最毒的毒是什么吗?告诉你,是欲望!而我用混元大毒经修炼出来的毒,就是欲望之毒!除了欲望之毒,我还能炼出时间之毒,空间之毒,大道之毒,我可以毒翻大罗金仙,毒死混元大罗,所以,我就是那所谓的——大毒仙!
  • 枕中记

    枕中记

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 校花们的贴身男友

    校花们的贴身男友

    他,身具多项异能,他,纵横都市,建立庞大的势力,他,上演了一幕英雄本色!
  • 斗战卡师

    斗战卡师

    一只神秘来历的小萝卜,携带十八款威力强大可升级的卡片武器,守护着一片神奇的农田。叶扬得到了这片农田,种出了一茬茬的卡片,变成了神恩大陆最牛拽酷炫的大土豪。因此他这只富得流油的肥羊,总会遇到成群结队打劫他的强者。不过叶扬每次拿着一沓的卡片消灭这群强者之后,都会苦着脸说:“我只是个安分老实的农民,为啥总是来惹我呢。”
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!