二、河星系的组成
英国的赖特和布莱特雷首先提出银河系是由大量恒星组成的庞大体系的看法,后来的观测证明了这个观点。河星系是由恒星构成的,在恒星际间(恒星之间的炁海里)有炁体、炁流、炁子和气粒等恒星际物质存在。西学基本认识了恒星和气粒,认识了一些炁流,还没有认识炁体、炁子和一些炁流。炁子就是星系的内能。西学也不认识河星。
1、河星。
这是西学没有认识的。河星是河星系的中心星球,是河星系中最大的星球。河星通过河星炁流把恒星聚集在一起形成了河星系。银河系的河星叫做银星。
炁学提示:银星是由银核和银幔组成的一个星球,没有银壳,就像一个巨大的恒星。银星的外面是由恒星组成的恒星层,类似于银星的“大气层”(由恒星组成的“大气层”,恒星则像是气粒),叫做银气。最外层就是银炁层。
银核是由星核物质——炁子组成的球,叫做银核炁子球。银幔由银幔炁子和化学炁粒组成。在如此高温下,银幔应该已经被分解成为离子气或者量子气了吧,如此的话就没有银幔只有银气了。银气是由恒星和恒星际物质组成的。
图5.25河星系的基本组成和结构
2、恒星。
恒星是构成河星系的基本成员(主要炁粒)。放眼天空,我们看见了太阳、月亮、星星和银河等都是银河系里的天体,其中太阳和漫天星星绝大多数都是银河系里的恒星,只有少数几个是行星和星云,这些恒星构成了银河系。还有更多的恒星是我们的肉眼无法看见的,需要借助望远镜才能够看见。太阳是距离我们的地球最近的恒星,也是我们认识最清楚的恒星。我们说河星系是由恒星构成的,实际上是指由整个恒星系构成的。
由恒星计数法知道,银河系是由1200亿颗以上的恒星组成的,质量为太阳的1.4×1011倍=2.8×1044克,平均密度为3×10-24克/厘米3。其它河星系是由几十亿到几千亿个恒星构成的星群,直径范围达几千至几十万光年,质量为109~1012太阳质量,多数在1011个太阳质量以上。除了最近的少数几个河星系能够看见其中的一些恒星,绝大多数河星系根本就分辨不出其中的恒星,而且我们从来没有看见那些恒星系里的小天体。我们有理由相信,所有的河星系基本上是一样或者类似的,大同小异,只是所拥有的恒星的数量、恒星的分布、恒星所形成的恒星系有所不同。
3、恒星际气粒。
西学指出:恒星际空间并不是绝对真空,恒星实际上处于极稀薄的星际气体和尘埃之中。这些物质叫做星际物质,其平均密度只有每立方厘米1个原子,星际物质比较密集的地方形成了星云。我把这些物质叫做星际气粒。赫歇尔曾经预言在恒星际空间可能有吸光物质存在。1930年瑞士的汤普勒观测到了星际红化现象,证实在恒星之间有星际介质(气体和尘埃)存在。后来利用光学(光度和光谱)观测、射电观测、紫外观测、x射线观测都证实在河星系里除了恒星以外,还有恒星际间物质存在。目前只发现了银河系的气粒,没有发现其它河星系的气粒。
银河系的恒星际气粒包括所构成的星云、球状体、HH天体(分HI区和HII区)、超新星遗迹等。星际气粒占银河系总质量的十分之一,主要分布在银盘内,特别是旋臂里。气体主要是氢原子(中性氢,HI)和氢核(电离氢,HII),还发现了星际分子。尘埃颗粒直径为10-5~10-6cm,成分是冰、氨、二氧化硅等的固体。星际尘埃的作用有两种:使星光减弱(星际消光)和使星光颜色变红(星际红化)。
1937年发现星际无机分子,1969年发现星际有机分子——甲醛。到目前已经发现的星际分子有几十种,还不包括200多条星际分子的谱线。仅1994年美国在银河系中心方向的B2星云就发现了93种,还发现了氨基酸。星际分子大部分是有机分子,有些是比较复杂的分子,有些分子是地球上没有发现过的或者是很难稳定存在的。还发现了不少星际分子的同位素。无机物有氰根、氢氧根、氨、水、一氧化碳、氢分子、一硫化碳、一氧化硅、一氧化硫、一硫化硅、二氧化硫、硫化氮、次硝酸、一氧化氮、双原子碳、硫代异氰酸、氰化氢、氢化偶氮离子等,有机物有CH(甲川)、甲川正离子、甲醛、氰基乙炔、甲醇、甲酸、氨基酸、氨基甲醛、硫化羰基、乙腈、异氰酸、异氰化氢、甲基乙炔、乙醛、硫代甲醛、甲亚胺、甲胺、甲醚、乙炔基、乙醇、甲酰离子、丙烯腈、氰胺、甲酰基、氰基丁二炔、乙炔、甲酸甲脂、氰乙炔基、乙烯酮、氰基己三炔、丙腈、氰基辛四炔、丁二炔基、甲烷、甲硫醇等。含量最丰富的是氢,有电离氢(氢核,质子,氢离子),形成了HII区域(温度约1万~2万K,密度约10个原子/厘米3),有中性氢原子,形成了HI区域(温度约125K,密度约10个原子/厘米3)。HH天体是由美国的赫比格和墨西哥的哈罗发现的,都是在暗星云边界处找到的,是半星半云天体,是很强的红外源,认为是恒星演化很早期的原行星。
当气体微粒达到10~1000个/厘米3时就构成了星云。银河系星云有行星状星云和弥漫星云两类。行星状星云是在恒星周围形成的巨大的环形云带,实际是由透明的发光物质构成的球形物体,只是边缘密而亮,内部稀薄而暗,看起来就像一个环带。已经发现1千多个,主要分布在银河系的中部,其直径多数为1/3~3光年,质量是太阳的1/几百~1/几,平均约为太阳质量的0.2倍。光谱特征是有大量的发射线,较显著的是氢、氦、氧、氮的谱线。由光谱线的位移可知,气层以约25公里/秒的速度向外膨胀。弥漫星云的光谱有发射线的叫做发射星云,有吸收线的叫做反射星云。还有一种叫做暗星云,只有在背面有光时才能看见,气体密度上限为104质点/厘米3,周围很少亮星。蟹状星云也叫做金牛座A,距离我们2KPC,是I型超新星爆发的遗迹,1054年爆发诞生,1731年发现,其可见光是强烈偏振的,总质量与太阳相近,辐射的总能量是1037~1038尔格/秒,它的核是一个有名的脉冲星,脉冲周期是0.033秒。
球状体是1964年发现的,尘埃多于气体,完全不透明,大小为1千~1万天文单位,已经发现几百个。它们可能是恒星正在形成的区域。
超新星遗迹都是气体星云,在银河系里已经发现了150个以上,大多数呈气壳状,物质连续分布,有很强的射电辐射、x射线辐射和γ射线,有向银道面聚集的倾向,有磁场,是由超新星爆炸瓦解后形成的。
4、恒星际炁流。
发现银河系内的磁场为10-5~10-6高斯。发现了热、光和射线(宇宙射线),没有发现的炁流,有阴阳炁流,有场(引力场、电场)和波等炁流。
图5.26河星系的组成