六凶星(银河系永不消逝的灯塔)

或许人类的后代,拥有了更先进的科技,能够逃过一劫吧!

在银河系内,距离地球7500光年的船底座,有一颗行为诡异又神秘的星。自1677年被英国一个年轻的天文学家埃德蒙·哈雷发现后,人类对它进行了350多年的观测,在这350年的观测中。人类发现这颗诡异的星忽明忽暗。亮的时候,曾是夜空中亮度排名第二的星,仅次于排名第一的天狼星;暗的时候用肉眼根本就找不到它的存在。更诡异的是,它呈周期性增亮。这颗诡异的星自发现之日开始,其诡异的现象就一直困扰着人类。

直到2003年,科学家们利用全球的天文望远镜对该星进行了研究,而这一次的研究直接刷新了人类对宇宙的认知。科学家发现这是一个极其复杂,又难以想象的奇怪天体系统。天文学家称之“银河系永不消逝的灯塔”,更是被誉为银河系内最大的威胁,它就是有着夜空凶星之称的海山二恒星。为什么它还会成为凶星呢?它对地球又有怎样的威胁呢?这事儿还得从350年前说起。

时间来到1676年,英国著名的天文学家、地理学家、数学家、气象学家和物理学家,曾任牛津大学几何学教授,第二任格林尼治天文台台长的埃德蒙·哈雷。时年20岁的他就从牛津大学王后学院毕业,不过他放弃了获得学位的机会,而是去圣赫(hè)勒纳岛建立了一座临时天文台,观测南半球的的星空。这是位于南大西洋中一个只有121平方千米的火山岛,离非洲西岸有1950公里,离南美洲东岸3400公里,它是隶属于英国的海中孤岛。现在这个岛成为了著名的度假旅游胜地,繁华喧嚣。

但是在1676年的时候,这座岛是相当的孤寂,岛上基本上找不到人,说它是鸟不拉屎的地方一点也不为过。在17世纪的时候,南半球没有科学发达的国家,对天文的了解更是微乎其微。所以当时人类从来也没有对南半球的星空进行过科学的观测。埃德蒙·哈雷便是对南半球的夜空,进行科学观测的第一人,经过1年多的观测,埃德蒙·哈雷终于在1677年绘制出了这张南半球的星空图。

在这张南半球的星空图中,哈雷详细的描绘了南半球观测到的381颗恒星的方位。同时也弥补了天文学界原来只有北天星表的不足。在哈雷发现的381颗恒星中,就包含了船底座的海山二恒星,不过当时并没有发现海山二有什么异常,所以他只是将海山二作为了一般恒星进行了常规的简单记录,将其标注为二等星。

星等是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法,是古希腊天文学家喜帕恰斯,在公元前二世纪首先提出的一个衡量天体光度的概念。他把夜空的全部星星的亮度,划分了6个等级,最高的为1等星。1等星和6等星相差5等,亮度就相差约100倍。

不过后来天文学家发现,很多星的亮度都大于1等星。为此,天文学家找到了一个更好的方法,那就是数学。他们在测量天体光亮等级的时候,引入了负数。负数越大,星星的亮度就越大。那么海山二又是何时变得诡异的呢?



诡异星变 点击观看完整视频

在1677年海山二被哈雷发现时,看上去它只是一颗普通的恒星。可诡异的事情就在50年后发生了。时间来到1730年,天文学家们发现海山二突然变亮了,而且亮度还在不断的上升,一度成为了船底座最耀眼的恒星。然而到1782年,诡异的事情再一次发生了,这一年正好是清乾隆四十七年,也是四库全书编纂完成日子。根据观测显示,从1730年开始到1782年结束的50余年的时间里,海山二一直在呈上升趋势增亮。可是在1782年,海山二的突然开始持续变暗了,变暗的时间维持了40余年,亮度回到了1730年之前的样子。

到了1820年的时候,海山二开始再度变亮,这一次的变亮比上一次来的更为迅猛,在1827年时海山二的亮度提升了10倍。并且在1843年的4月份达到了顶点,亮度为−0.8等。成为了全夜空排名第二的亮星,仅次于天狼星,要知道天狼星距离地球只有8.6光年,海山二距离地球则是7500光年。甚至有时候,在白天都能够看得见它。然而好景不长,仅过了13年,也就是1856年,海山二开始了第二次的变暗,这一次亮度减弱来的很彻底,很快肉眼就看不到这颗夜空中排名第二的亮星了。当时的天文学家认为,这一次海山彻底消失了。就这样在之后的80多年的时间里,夜空中再也没有见到海山二的出现。就当大家要把它遗忘的时候,奇怪的事情再一次的发生了。

时间来到1940年,也正是我八路军在华北地区发动以正太铁路为重点,攻占交通线两侧和深入抗日根据地内的日军据点的百团大战之时。海山二竟然第三次开始变亮了。更诡异的事情发生了,从这张图上,我们可以清晰的看到,海山二在1998年至1999年,增亮程度突然加倍。在2007年时,可以用肉眼就很容易观测到。

到2014年,亮度已经超过4.5等。目前,海山二依然还在不断的增亮,其亮度已经超过4等,是太阳亮度的500万倍。科学家发现海山二的光谱观测显示,一些发散谱线每5.5年就会周期性的变暗,这种现象稳定的持续几十年的时间。这就让海山二变得更加的神秘和诡异了。海山二的诡异现象困惑了人类200多年,一颗恒星,一会儿变亮,一会儿变暗,海山二的身上到底隐藏着什么秘密呢?这还的从三个牛掰的科学家说起。


爆炸美学 点击观看完整视频

让我们回到上世纪的40年代,47岁的美籍德裔天文学家,1931年移民美国沃尔特·巴德和42岁的瑞士天文学家弗里茨·兹威基,都曾前后在威尔逊山天文台和帕洛玛天文台工作,并且他们还成为了要好的同事。这也为后来的研究奠定了基石。在1934年,二人在《国家科学院学报》上发表文章,提出了"超新星"一词用于描述正常恒星向中子星的转化过程,同时解释宇宙线的起源,这在当时是非常惊人的观点。到了1935年美籍德裔天文学家、著名数学家赫尔曼·闵可夫斯基的侄子鲁道夫·闵可夫斯基也加入了威尔逊山天文台。

从1940年开始三人便开始合作,一起研究了超新星。他们根据光谱特点将它们分为I型超新星和II型超新星两大类。同时他们发现中国史书《宋会要》记载北宋钦天监,对公元1054年7月天宫星附近超新星爆发事件的观测被认为是现今蟹(xiè)状星云构成的本源。


此后天文学家因受这三人的启发,对恒星的死亡,也就是超新星爆发做了大量的研究。一些天文学家就提出了一个大胆的假想,他们猜测海山二会不会是一颗超新星呢?在当时,人类对超新星的了解已经非常的成熟了,超新星爆发事件就是一颗大质量恒星,在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸度极其明亮,如同放烟花一样,炸完了也就没了。

很显然,海山二似乎剥离了超新星爆炸的规律。假如人类观测到海山二在1730年第一次变亮时,就是一次超新星爆炸。那么1820年和1840年海山二的两次变亮又是怎么回事呢?一颗恒星总不能爆炸三次吧,在这里似乎用超新星爆炸就解释不通了。直到南半球的第一台2.2米的望远镜的组建完毕,一个惊人的发现改变了人们对海山二固有的看法。

观测升级 点击观看完整视频

时间来到1984年,南半球第一台2.2米观测恒星的天文望远镜在拉西拉天文台成功装机,开始运作。这是一个位于智利郊区的亚他加玛沙漠的天文台,始建于1963年。自此之后,人类才有机会更深层次的观测海山二。

为什么要选择拉西拉天文台呢?这是因为海山二属于南半球夜空中的恒星,只有北纬15度以南的人才能看到,中国属于北半球,在夜晚我们无法一睹海山二的璀璨。虽然南半球的天文台自1676年埃德蒙·哈雷就开始建立了,但是在1984年之前都一直没有大口径的天文望远镜,所以两百多年来人们一直无法对海山二进行深入的观测。

当大型望远镜第一次聚焦海山二的时候,我们就看到了一个这样的画面,一个犹如小型星云的气态云团。这个发现直接把天文学家给搞蒙了,因为这种云团,通常表示恒星已经爆炸了,但是爆炸的恒星绝对不会有如此高的亮度。科学家猜测,云团的中央肯定还有天体的存在。这个天体到底什么呢?科学家也是一头雾水。我们知道海山二距离地球有7500光年,要想弄清楚谈何容易!直到它的出现,科学家才撕开了这层神秘的面纱。

时间来到1996年,也就是发现气态云团的12年后。科学家们终于将当时最先进的哈勃太空望远镜对准了海山二。哈勃望远镜是美国肯尼迪航天中心在1990年4月24日由"发现者"号航天飞机,发射至预定轨道的。

哈勃望远镜在经过长时间的曝光和地面研究人员极为细致的影像处理后,人类第一次清晰的看到了海山二的样子。谁也没有想到,海山二的模样竟然像个哑铃。它有一个炙热的中央区域,以及一些奇怪的辐射状条纹。恒星周围两团球状的物体,充满着气体与尘埃云 ,正吸收来自中央区域的蓝光与紫外线。

科学家通过光学测量分析,云团中央的天体,大的难以想象。这个天体有多大呢?天文学家估算,海山二的质量在目前可观测宇宙中超大质量天体中排名第22位,其余的前21名,都在麦哲伦星系。也就是说海山二是银河系中质量最大的恒星。如此一来,科学家对海山二的研究就更加有意义了,他们认为有可能海山二是埋藏在太阳系附近的定时炸弹,如果一旦爆炸,其威力能够终结地球上的生命。事实真如科学家猜测的一样吗?

时间来到1998年,美国宇航局于发射的一颗名为钱德拉X射线天文台的X射线天文卫星,目的是观测天体的X射线辐射。其特点是兼具极高的空间分辨率和光谱分辨率,被认为是X射线天文学上具有里程碑意义的空间望远镜,标志着X射线天文学从测光时代进入了光谱时代。钱德拉X射线天文台也将焦距对准了海山二,进行了重点观测。此次观察,科学家发现了更为诡异的事情,钱德拉天文台发现的海山二喷射的X 射线,似乎有某种固定的模式。

从下图左下角的曲线图可以看到,海山二喷射的X射线是有周期的,从1998年到2003年,再到2009年,再到2014年。大家有没有发现,海山二喷射的X射线,每隔5.5年就会重复一次。科学家再一次成了丈二的和尚,因为这颗星不仅在可见光范围内忽明忽暗,而且还在X射线的范围里居然出现了5.5年重复一次的固定模式。这时候一些吃瓜群众说:会不会是外星高等生物在向宇宙发送密码,或者这是银河系的指引方向的灯塔。为了解开其中的奥秘,天文学家做了一个规模庞大的观测实验。

诡异系统 点击观看完整视频

时间来到2003年,全球的天文学家再也无法按耐住自己的好奇心,他们联合起来,将全球重要的天文望远镜都对准了海山二。除了前面提到的哈勃望远镜、钱德拉X射线天文台,还有斯皮策太空望远镜、智利甚大望远镜、夏威夷凯克望远镜等等。这些望远镜收集了大量的有关海山二的观测资料,

这是哈勃望远镜在可见光波段拍摄的照片 点击观看完整视频

这是紫外望远镜拍摄的紫外波段的照片 点击观看完整视频

这是射电望远镜拍摄的氢气团图片 点击观看完整视频

斯皮策太空望远镜拍摄的红外波段的画面 点击观看完整视频

科学家们把这些图片,经过计算机计算后拼接在了一起。一张海山二全波段的影像图片就问世了。一个令所有人都意想不到的发现被科学家给挖掘了出来。原来还有一颗恒星在环绕着气态星云旋转。也就是说海山二并不是一颗恒星,而是一个双星体统的星系。你以为这就解开了海山二的秘密了吗?其实不然,更加不可思议和事情还在后面。

时间来到2018年8月,英国著名的天文学杂志《皇家天文学会月刊》,连发了两篇重磅文章。作者是内森·史密斯和阿明·莱斯特。这篇文章汇聚了两个科研团队,自2003年到2018年15年来,对海山二细致观测的结果。这两个科研团队分别是以内森·史密斯为首的一群科学家,和太空望远镜科学研究所的阿明·莱斯特领导的一组天文学家,通过利用地面望远镜对延迟抵达地球的恒星爆炸光回波进行现代天文学取证研究。

竟然捕捉到了海山二1840年发出的光,看到这里,很多小伙伴有些迷茫了,难道这两个科研团队,发现了时间机器?并非如此,事实上海山二爆发的光,在星际尘埃中不断被反弹,有些光在多年后,才能够到达地球,这种现象被叫做光回声。科学家利用这170年后才到达地球的光,一点一点的还原了海山二发生的一切不可思议的事情。

三星系统 点击观看完整视频

这一次打破了之前定义海山二是双星系统的结论,因为在气态云团的内部还隐藏了一颗恒星,这就说明海山二是一个令人不可思议的三星系统。要了解这个被称为太阳系附近的定时炸弹,我们就必须要横跨300年的时光,才能把这颗凶星给弄明白。我们还得回到1730年,也就是海山二第一次变亮的时间。

科学家发现,海山二恒星系统中的A星,到了生命的尽头,也就是说它要爆炸了。此时的A星开始不断的膨胀,就在此时诡异的事情发生了。原本环绕A星的B星,居然开始不断的吸收A星的物质,也就是在这个时候,地球上的人类开始看到海山二变亮了。随着A星的物质不断被剥离本体,在周围空间形成了大量的气体尘埃。这些气体尘埃遮挡了海山二的光线。所以此时人类发现海山二变暗了。

然后就到了海山二光变的第二阶段,前面我说了科学家发现海山二的发散谱线,每5.5年就会周期性的变暗。这事儿还得从1782年的一次事故说起,A星的氦内核,在靠近C星的最外层时,因为二星的引产生了相互作用,原本处于最外层的C星,被拉入到了系统内部,A星则被甩到了最外层。同时也改变了A星的轨道半径,形成了一个周期为5.5年的高偏心率的椭圆轨道,也就是说A星每运转一周则需要5.5个地球年。同样A星会每隔5.5年就会从B星和C星的外层气态空间穿过,这就形成了海山二每隔5年,X射线就会产生相同模式的周期性重复。

到了1841年,海山二的B星和A星突然发生了融合,这次融合被科学家称为伪超新星爆炸。因为两颗恒星的融合,并没有坍塌成黑洞,而是将接近太阳10倍的物质喷射了出来,在系统周围形成了双叶结构的尘埃云,也就是我们照片上看到的类似哑铃形状的天体。此时地球上的人看到,海山二发出了巨大的亮光。也成为了这一阶段海山二亮度的最高峰值。随后海山二就开始变暗,这一过程维持了数十年。

然后到了1940年,海山二第三度变亮了。天文学家认为这是海山二BC合星即将爆炸的前奏,目前BC合星的质量是太阳的120倍,其中A星的质量就达到了太阳质量的30倍。系统总质量大概是太阳质量的150倍,这也是宇宙中纪委罕见的恒星质量。科学家认为如果一颗恒星的质量超过太阳质量的120倍的话,就超过爱丁顿光度的限制。

爱丁顿光度就是天体在吸积周围介质的同时发出辐射,当吸积物质累积到一定程度,辐射压会阻止物质的进一步下落。此时天体作用在一个粒子上的引力与其受到的辐射压力达到平衡。也就是说超过太阳质量120倍的恒星,它们的重力仅能勉强约束住辐射与气体,并在不久的未来可能导致超新星与极超新星的现象发生。

二海山二的质量也大的吓人,科学家认为海山二一旦爆发,他将形成一颗巨型超新星,并且会坍塌成一个巨大的黑洞。估计海山二爆炸的亮度可能会点亮整个银河系,在夜晚它的亮度会和月亮相差无几,人们甚至可以借助海山二的亮光看书。那么海山二会在什么时候爆炸呢?

海山二爆炸 点击观看完整视频

自从1940年海山二再次变亮之后,科学家认为船底座的海山二BC合星,将在1万年内引爆,变成超新星。对于人类来说,一万年是一个天文数字,但是将这个时间放到宇宙当中,又是一个极微渺的数字。也就是说海山二可能随时爆炸。前面说海山是是太阳系附近的一颗定时炸弹,那么海山二爆炸对地球又有什么影响呢?我们知道海山二距离地球有7500光年,如此遥远的距离,理论上来说不会有多大的影响,但是科学家给出了一个更为极端的假设。海山二爆炸,两级就会喷射出伽马射线暴,如果喷射的伽马射线暴刚好对准地球,那么就会摧毁地球的臭氧层。那时的人类就会遭遇灭顶之灾。

科学家推算4.49亿年前的奥陶纪生物大毁灭就是由于一次伽马射线暴的扫射。地球的大气气体分子会被击碎,臭氧层被毁,紫外线直接穿透大气层,杀灭了海洋浮游生物,食物链开始断裂。然后经历了40万年的毁灭期,地球气候环境发生了剧烈的变迁,从冰河到干涸反复出现,生物灭绝达到了60%。这就是伽马射线暴的恐怖杀伤力。当然了这只是一个小概率的事件,因为没有找到科学家计算的相关数据。所以人类也不必要太过担心,海山二距离地球有7500光年,就算现在爆炸,伽马射线也要7500年后才能到达地球,那时的我们早就化成一缕青烟了。或许人类的后代,拥有了更先进的科技,能够抵御伽马射线暴的攻击,逃过一劫吧!科学家用了一百多年的观测,才揭开了银河系内最大质量恒星海山二的秘密,这是一次伟大的天文观测。

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