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与别的天
相比,黑
是显得太特殊了。例如,黑
有“隐
术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内
结构提
各
猜想。那么,黑
是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是――弯曲的空间。我们都知
,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是
据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两
间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过
大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发
的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑
。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底
,任何
质一旦掉
去,“似乎”就再不能逃
。实际上黑
真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。
这次,
据科学家的猜想,
质将不可阻挡地向着中心
军,直至成为一个
积趋于零、密度趋向无限大的“
”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,
大的引力就使得即使光也无法向外
,从而切断了恒星与外界的一切联系――“黑
”诞生了。
这以后恒星演化的过程是:内
收缩、外壳膨胀――燃烧壳层内
的氦
向内收缩并变
,而其恒星外壳则向外膨胀并不断变冷,表面温度大大降低。这个过程仅仅持续了数十万年,这颗恒星在迅速膨胀中变为红
星。
氢的燃烧消耗极快,中心形成氦
并且不断增大。随着时间的延长,氦
周围的氢越来越少,中心
产生的能量已经不足以维持其辐
,于是平衡被打破,引力占了上风。有着氦
和氢外壳的恒星在引力作用下收缩,使其密度、压
和温度都升
。氢的燃烧向氦
周围的一个壳层里推
。
称它为“红”
星,是因为在这恒星迅速膨胀的同时,它的外表面离中心越来越远,所以温度将随之而降低,发
的光也就越来越偏红。不过,虽然温度降低了一些,可红
星的
积是如此之大,它的光度也变得很大,极为明亮。
看到的最亮的星中,许多都是红
星。
“黑
”无疑是本世纪最
有挑战
、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提
。不过,这些当代天
理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
在赫-罗图中,红
星分布在主星序区的右上方的一个相当密集的区域内,差不多呈
平走向。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中
星。而
据科学家的计算,中
星的总质量不能大于三倍太
的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自
重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
我们来较详细地看看红
星的形成。我们已经知
,恒星依靠其内
的
聚变而熊熊燃烧着。
聚变的结果,是把每四个氢原
结合成一个氦原
,并释放
大量的原
能,形成辐
压。
红
星一旦形成,就朝恒星的下一阶段――白矮星
发。当外
区域迅速膨胀时,氦
受反作用力却
烈向内收缩,被压缩的
质不断变
,最终内
温度将超过一亿度,
燃氦聚变。最后的结局将在中心形成一颗白矮星。
我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中
星形成的过程。当一颗恒星衰老时,它的
反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳
大的重量。所以在外壳的重压之下,
心开始坍缩,直到最后形成
积小、密度大的星
,重新有能力与压力平衡。
称它为“
星”,是突
它的
积
大。在
星阶段,恒星的
积将膨胀到十亿倍之多。
在地球上,由于引力场作用很小,这
弯曲是微乎其微的。而在黑
周围,空间的这
变形非常大。这样,即使是被黑
挡着的恒星发
的光,虽然有一
分会落
黑
中消失,可另一
分光线会通过弯曲的空间中绕过黑
而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑
背面的星空,就像黑
不存在一样,这就是黑
的隐
术。
那么,黑
是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中
星一样,黑
很可能也是由恒星演化而来的。
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对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发
的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
于主星序阶段的恒星,
聚变主要在它的中心(
心)
分发生。辐
压与它自
收缩的引力相平衡。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发
的光能直接到达地球,它朝其它方向发
的光也可能被附近的黑
的
引力折
而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!
当一颗恒星度过它漫长的青壮年期――主序星阶段,步
老年期时,它将首先变为一颗红
星。