①未经很后证实的、理论预言的一种天体，其表面的逃逸速度达到光速。因此，它虽然发光，却又看不见，于是称为黑洞它像宇宙间一头贪婪的猛兽，无情地吞噬着周围的一切。
悟出，密集在银河中的无数恒星，连同散布在天空各方的点点繁星，包括我们的太阳系在内，都属于一个庞大无比的恒星系统，并把它称为银河系。如果把银河系比作一座茂密的森林，那么，从地球上看来，满天繁星好比是它周围可辨的单株树木，而银河则是远方的一片模糊密林。 由此看来，银河与银河系是同一事物的两个不同图象：银河系是以银河命名的星系；我们置身于银河系内，无法看清它的全貌；我们所见到的，只是银河系主体在天球上的投影，这便是银河。 银河绵延周天，平均宽度约20°，其中心线（称银道）构成天球的一个大圆，与天赤道成62°交角。明亮的银河中，夹有暗的、长条形的裂隙和局部暗区，使银河各部分明暗不同，支离破碎。这是因为那些天区有暗星云存在，对银河发生消光现象所致。由于银河与天赤道斜交，因而其姿态绰约多变。夏秋之交的黄昏，银河很为明显。它从东北方向起越过头顶，分二支平行地伸向酉南方。“银汉横空万象秋”，成了秋夜星空的写照。到冬去春来的黄昏，银河又一次在头顶越过。这一次的方向变成由西北向东南；而且，这半圈银河十分暗淡，不引人瞩目。 银河系是大量恒星、星云和星际物质的聚集体。它拥有一、二千亿颗恒星，总质量约为太阳质量的1400亿倍，其中恒星约占90％，星云与星际物质约占10％。银河系的主体部分是一个又圆又扁的圆盘体，直径约为8万光年；中部较厚，边缘很薄，状如铁饼（图2—8）。银河之所以成为周天环带，就是因为银河系具有圆而扁的形状。圆盘体是在旋转中形成的。它的旋转轴指向天球的两点，叫做银极，距南北天极各为62°。银盘在旋转中形成一些旋臂，太阳位于其中的一条旋臂上（图2—9）。 图2—8银河系侧视图 圆盘体分核球和银盘两部分。核球是圆盘体的中心部分，长径约1000013000光年，厚约10000光年，是圆盘体中恒星很密集的部分。核球的中心部分叫银核；银核的中心叫银心。银盘位于核球的四周，内侧较厚，约24004800光年；外侧较薄，约800光年。在圆盘体外围，还有银晕。它大体成球状，范围很大，但其物质密度比银盘低得多。 图2—9银河系俯视图 §202—2太阳在银河系中的位置和运动 太阳在银河系中居于怎样的位置，可以从如下两方面考察： 银河的中线大体上把天球分成相等的两半。这证明，我们太阳（或太阳系）的位置，很接近银河系赤道平面（即银道面）。要不然，如果太阳远离银道面，银河将不再成为周天的环带，而只占据天穹之一隅。 银河两半圈的明暗程度不同。这证明，太阳并不位于银河系中心，而是偏踞银盘的侧。如果它位于银河系中心，那么，银河各部分的亮度应该大体相同。具体地说，太阳的位置距银心约2.4万光年，向银心所在方向（在人马座），太阳距银盘边缘约6.4万光年。从这个方向看去，恒星特别密集，银河显得很宽很亮。反之，在同银心相反的方向，太阳距银盘边缘只约1.6万光年，从这个方向看来，恒星分布稀疏，银河显得十分暗淡。 作为银河系的成员，太阳有相对于银心的绕转，其速度为250kin/s。按太阳与银心的距离，推得其绕转周期为2.5亿年。如果地球年龄为46亿年，那么，它随同太阳环绕银心已经转了约18周。 恒星在绕转银心的同时，还有相对于邻近恒星的运动。我们的太阳率领
其行星家族，向着天空中武仙座方向（近织女星）前进。这个方向所指的点被称为奔赴点。人们都有这样的经验：当汽车行驶在市郊的林荫道上时，透过车窗向前方凝视，会感到道路两旁的行道树从远方的一点向两边散开；向后凝视，又会觉得它们向远方一点会聚。如果太阳系向着武仙座方向前进，那么，天空中的恒星，也会从武仙座中的一点向四周散开。事实上，人们正是根据这个现象，推知太阳系向着武仙座方向前进。太阳的这项运动，速度是20km/s。 既有绕转银心的运动，又有相对于邻近恒星的运动，对于这二者的关系，有人作了一个形象的比喻：太阳及其邻近的恒星，好似飞行中的群蜂。它们既成群结队地朝某个目标飞行，又有相互间杂乱无章的穿插运动。前者好比绕银心转动，后者则是恒星间的相对运动。 §202—3河外星系 象银河系这样包含大量恒星的天体系统，被叫做星系。在现代观测工具所能察觉的范围内，这样的星系约有10亿个。所有这些星系（除银河系外），统称河外星系。因为它们远在“河”外，所以显得十分暗淡和渺小，肉眼可见的寥寥无几。它们在外表上表现为模糊的光点，同银河系内由气体和尘埃组成的弥漫星云相似，因而被称为“河外星云”。把外形相似的河外星云同银河星云区分开来，证实它们是“河外”的星系，还是本世纪20年代的事，是天文史上的一次重大突破。 星系的分布也有结群现象。一些相互邻近的星系结合成星系群。银河系所属的星系群，叫本星系群，约有40个成员，除银河系外，很主要的成员是大、小麦哲伦云①。它们的距离分别为16万光年和19万光年，是银河系的紧邻；二者与银河系组成一个三合星系。此外，本星系群中很接近的星系，当推仙女座大星云（M31，见末页图片）。这是北天唯一的、肉眼勉强可见的河外星系，距离为220万光年。这就是说，我们现在看到的仙女座大星云的暗淡光芒，远溯到它离开光源的时候，人类还处在“从猿到人”的进化过程中！ 比星系群更加庞大的天体系统叫星系团。一个星系团包含几百甚至几千个星系。在星系团所在的天空区域，星系分布特别密集。已经发现的星系团有上万个，其中离我们很近、很著名的是室女座星系团，距离为6000万光年，在天球上占据长40°，宽15°的天空区域，直径为6000万光年，包含着2500余个星系。 比星系团更高一级的天空世界为总星系。它包括现有观测工具所能涉及的全部宇宙空间和已被觉察的10亿个星系。其中，很遥远的星系超过100亿光年。 §202—4宇宙 宇宙是天地万物的总称，即客观存在的物质世界，也就是广漠的空间和存在于其中的天体和弥漫物质。但它的本义兼有空间和时间两个方面概念。战国时代的尸佼在《尸子》中有：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，可见我国古代就把宇宙看成空间和时间的统一。
①大麦哲伦云和小麦哲伦云是南天肉眼可见的二个河外星系，也是离我们很近的两个河外星系，由于近南天极，北纬20°地方始升起地平。1521年，葡萄牙航海家麦哲伦作环球航行时，首先对它们作了精确描述，故名。大云约6°大小，相当于12个月轮直径；小云约2°大小，相当于4个月轮直径。二云空间距离约5万光年，天球上相距20°，在天空中蔚为奇观。除了太阳、月亮和银河外，它们是天空中很显著的观察目标。
哲学上所说的宇宙或物理宇宙是无限的，即空间上的无限性和时间上的无限性。张衡在其《灵宪》中已模糊地说到：“宇之表无极，宙之端无穷”。宇宙在空间上是无边无际的。它没有边界，没有形状，也没有中心；在任何方向上，它都是无穷的。宇宙在时间上是无始无终的。它没有起源，没有年龄，也没有寿命；无论是过去或是未来，它都是无尽的。宇宙无限的理论，不是三言两语所能阐明的。一位天文学家用“巧妙”的方法，简单地论证宇宙无限的理论。他说：要证明宇宙是无限的，倒不如反过来证明宇宙不可能是有限的！如果认为宇宙在空间上是有限的，它不论多大，总是有边界的。那么，边界之外又是什么呢？如果宇宙在时间上是有限的，它不论多久，总是有一个开端。那么，“在此之前”又是什么呢？如果宇宙不可能是有限的，那么，它自然是无限的了。 现代宇宙学所研究的宇宙或科学上的宇宙，是指“观测到的宇宙”，即现在能够观测的现象的总和，实质上就是前述的总星系。这样的宇宙是物理宇宙的一个组成部分，它不是无限的。在无限的宇宙之中，任何具体的事物都是“渺小”的和有限的，在空间上有它的边界，在时间上有它的起源。 在现代宇宙学中，很有影响的是大爆炸宇宙学。这种学说是在宇宙膨胀理论的基础上发展起来的。1929年，美国天文学家哈勃（18891953）在研究星系光谱时发现，谱线的“红移”是一个普遍的现象。如果把星系光谱中谱线的红移看作多普勒效应的结果，那么，除本星系群的少数星系外，所有星系都以很高的速度背离我们飞驰远去（这并不意味着我们正是处于膨胀的中心）。哈勃进一步发现，星系的退行速度同它的距离成正比：星系愈远，退行速度愈快。哈勃的这一发现被称为哈勃定律。星系的退行表明，宇宙仿佛是一个正在被充气的气球，或者像一个逐渐吹胀起来的肥皂泡，正在不断地膨胀①。如这一理论成立，那么，合乎逻辑的推论是，字宙在过去要比今天小；而且，在遥远过去的某个时刻，它应当是一个高温、致密的物质核心。随之而来的另一个问题是，宇宙为什么会膨胀？很简单而且几乎是必然的一个解释是，宇宙起源于很初的一次爆炸，故称大爆炸宇宙学。 按照这个学说的观点，宇宙在很初是一个温度极高（100亿度以上）和密度极大的“宇宙蛋”，那时只有中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态的物质。这个宇宙蛋发生了爆炸，由于不断膨胀，导致温度和宽度很快下降。当温度降至10亿度上下时，中子开始失去自由存在的条件，不是衰变，便是与质子结合成氘、氦等元素。至温度降低到100万度时，早期形成化学元素的过程结束。这时，宇宙中弥漫着由质子、电子和一些较轻原子核构成的等离子体。持续膨胀使电离气体温度降低至4000K时，足以允许中性原子形成；原子核开始俘获自由电子，把它们保持在稳定的组态中，等离子体复合成为通常的气体。以后，气体逐渐凝聚成星云；再后来，进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们现在所看到的宇宙。 大爆炸宇宙学所描绘的是一个演化的宇宙，能很好地说明一些观测事
①宇宙膨胀使我们对宇宙的观测受到限制。当星系退行的速度接近光速时，它的光辐射（在我们看来）大 大减弱，或“消失不见”。我们只能探测到退行速度低于光速一定值的那部分星系。尽管宇宙是无限的， 但是，人们能涉猎的部分却是有限的。现代强大的望远镜已经探测到那些退行速度达光速90％以上的遥远 天体。这已接近我们有可能探查的极限距离了。若把探查距离再扩大一些，那么可以说，我们可见的那部 分宇宙已“尽收眼底”了！
实，但它还不是科学上的定论。 §202—5天文新发现 类星体既非普通恒星和星云，亦非普通星系，而是一种新型的“类星射电源”（辐射较强无线电波的天体），因在照相底片上类似恒星，故名。 类星体的很显著特征是，它具有特大的谱线红移现象。一般河外星系很大的红移量不超过0.5，而至今观测到红移很大的类星体，其红移量达4.43，对应的退行速度达光速的95％，即每秒285000km。按哈勃定律推算，后者的距离远达180余亿l.y。这样，该类星体便成了迄今所知的很遥远的天体。 类星体如果确实这么遥远，而我们又观测到如此强烈的辐射，这就不难推出它的辐射功率大得惊人，达到1040J/s，比普通星系的辐射大一千倍；可是它的体积比普通星系小得多，直径不到几光年。类星体这么小，发射的能量却如此巨大，即使将所有物质都转化为能量也不够。这是目前任何能源理论所无法解释的。 3K微波背景辐射是指宇宙空间在微波波段所发出的各向同性辐射，也称宇宙背景辐射。过去一般认为，除天体或星际云能辐射能量外，广漠的星系际空间是无限的空虚，温度只能是绝对零度（—273℃），不可能有能量辐射。事实上，星系际空间并不像过去所想像那样漆黑一团和空无一物，而是有“光”和“热”：光是不可见光，波长属于微波波段的电磁波；热表现为背景辐射温度3K，相当于—270℃。这个事实说明，宇宙空间并不空，物质及其能量是普遍存在的。进一步的观测证明，在天空的各个方向上，都有绝对温度2.7K、强度近似相等的微波辐射。 微波背景辐射的发现，对现代宇宙学研究产生深远影响。按大爆炸宇宙学的理论，宇宙的全部发展史，就是“原始火球”的大爆炸。火球从高密、高温状态分崩离析，愈来愈稀，愈来愈冷，热辐射大部分凝聚成各种形式的天体，至今还剩下SK左右的残余辐射。微波背景辐射的发现证实了这个预言。 星际有机分子指存在于星际空间的有机分子。直到本世纪初，人们普遍认为宇宙空间是一无所有的“真空”。60年代以来，在射电波的厘米和毫米波段，先后发现了百余种分子形态的星际物质，其中相当大一部分是有机分子。这证明，广漠的宇宙空间充满着物质，不仅有简单的无机物，还有复杂的有机物。 星际有机分子的发现，把天体演化与生命起源问题联系了起来，为生命起源的研究提供了新的材料。已发现的星际有机分子，大多数是地球上生命不可缺少的那一类。碳是组成这些有机分了的关键。既然有机分子广泛分布于宇宙空间，而地球上的生命也是在这些有机分子的基础上进化而来，这说明，生命现象并不是地球所独有，而是宇宙间的普遍现象。其它天体上的生命很可能沿着同样的途径进化。 类星体、3K微波辐射、星际有机分子和前述的中子星，被称为60年代天文学的“四大发现”。它对天文学及其它学科的发展具有深刻的意义。 复习与思考 ●什么是恒星？恒星为什么会发光？光谱能传递天体的什么信息? ●什么是恒星的亮度和光度？什么是视星等和绝对星等？两种星等如何 换算？为什么绝大多数恒星的绝对星等高于它们的视星等？
●比5等星亮100倍的恒星，其星等为几等？ ●织女星（天琴座a)的视星等为0.1，若其距离增加为10倍，这时，它的星等将是几等？肉眼还能看到它吗” ●什么是赫罗图？它在恒星理论上有何重要意义？ ●比较银河与银河系?什么是河外星系和总星系？
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