現在,喜歡欣賞天體奇觀的人們比以往任何時候都更幸福。每天,至少有無數地面或太空天文臺傳來令人驚歎的新快照,每個天文臺都提供了外星世界、爆炸的恆星、碰撞的星系或任何其他天體物理現象的新景象。這些影像大多是對宇宙力量和難以想象的規模的讚歌,它們從史詩般的暴力中雕刻出令人驚歎的美麗。
但並非我們星系(或更遠)中的一切都是如此炫耀性混亂的結果。一些最引人注目的天體物體是安靜、穩定甚至平靜的——而且非常黑暗,它們不僅不發出可見光,而且實際上吸收它,創造出如此深邃的黑暗,以至於它們似乎是太空中切出的一個缺口。
這些陰影廣闊區域有許多別名——暗星雲、塵埃雲、星雲結——但我更喜歡稱它們為博克球狀體,這個名字是為了紀念研究它們的荷蘭裔美國天文學家巴特·博克而命名的。
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博克球狀體是宇宙塵埃的小而稠密的團塊;數百萬個散佈在我們的星系周圍。它們是冷的並且對可見光不透明,以至於直到最近,看到它們的唯一方法是在更明亮的背景物質的輪廓中。雖然不如它們的恆星工廠表親那樣引人注目,例如獵戶座星雲,但博克球狀體仍然可以製造恆星,儘管是以更手工的方式:它們一次製造一個或幾個,這些恆星大部分隱藏在塵埃深淵深處,遠離我們窺探的眼睛。
在我們用望遠鏡可以看到的所有暗球狀體中,我最喜歡的無疑是巴納德68,俗稱B68。它位於距地球約500光年的地方,是一個大致呈逗號狀的煤黑色雲,寬度僅為半光年,跨度約為五萬億公里。我們很容易看到它,因為它位於蛇夫座,以我們銀河系恆星密集的中心為背景。B68在我們看來是負空間,沒有恆星。
為什麼它如此黑暗?雖然主要由氫氣組成(就像我們星系中的幾乎所有其他物質一樣),但B68也含有豐富的碳。其中一些元素被鎖定在小分子中,例如一氧化碳,但其餘大部分反而存在於長而複雜的分子中,這些分子構成了天文學家通常所說的塵埃。塵埃的一個顯著(或消光)特徵是其阻擋可見光的能力。
塵埃雲確實可能非常黑暗。就B68而言,位於我們另一側的任何恆星的光線都將減弱15萬億倍。為了說明這一點,將我們天空中的太陽調暗這麼多會將其降低到四等星,即使在輕度光汙染的天空中也很難發現。如果您在B68的一側,而太陽在另一側,那麼太陽的光線在半光年的距離上會衰減到肉眼看不見的程度。
如此極端的黑暗使得B68——以及更普遍的博克球狀體——經常被錯誤地識別。幾年前,天文學家發現了巨大空間的存在,這些空間基本上沒有星系;這些被稱為宇宙空洞,可以跨越數百萬光年。唉,我見過很多關於它們的令人興奮的影片和文章,都用B68的影像來說明。作為一名天文學家,看到這個錯誤讓我很惱火,因為這些是非常不同的物體,但這也相當有趣,因為所討論的實際空洞比我們友好的附近博克球狀體大數百萬倍。
B68吸收光線的驚人能力依賴於數量驚人的少量塵埃。即使在其中心,也就是密度最大的地方,B68每立方厘米也只有不到一百萬個物質粒子。這聽起來可能很多,但在這裡地球上,它將被評為實驗室級真空——在海平面,我們星球的大氣層每立方厘米包含約1019個分子,這使得您呼吸的空氣比最佳狀態下的B68稠密10萬億倍。
儘管B68具有包羅永珍的黑暗,但我們可以辨別出它的密度,因為像任何雲一樣,它在其外圍變得更加稀薄。這創造了一個有趣的情況:從我們的角度來看,我們可以透過其邊緣相對較薄的物質看到一些背景恆星,但是我們越靠近中心觀看,光線被吸收得越多。恆星在雲的周邊顯得明亮,但當我們靠近中心觀看時,它們會逐漸變暗。因為塵埃傾向於比紅光更好地吸收藍色光,紅光可以更容易地穿過,所以這些恆星不僅僅是褪色;它們還會變紅。而紅外光更容易穿過B68,因此調諧到這些波長的望遠鏡可以看到更多的恆星。天文學家可以使用這種變紅和變暗來測量雲內部有多少塵埃。
使用其他技術,他們還可以測量B68的溫度。博克球狀體非常寒冷,B68也不例外,在其邊緣記錄到令人不寒而慄的-256攝氏度,在其中心降至僅-265攝氏度。這幾乎高於絕對零度!
然而,那微弱的溫暖足以支撐球狀體對抗自身的引力。B68質量不是很大,僅包含大約太陽質量的三到四倍,但這通常仍然足以引起引力坍縮。然而,微薄的內部熱量使B68膨脹,就像熱氣球一樣(或者,更準確地說,是一個極度寒冷、接近真空的氣球)。
但這種脆弱的僵局不會永遠持續下去。對B68的仔細觀測顯示,似乎有兩個不同的“核心”,它們由更高密度的物質組成,一個靠近其中心,另一個在其東南邊緣附近的粗短“尾巴”中(在本文上方照片的左下方)。無線電波觀測表明,這個尾巴曾經是一個獨立的、較小的雲,現在正在與B68合併,破壞了雲內部引力的微妙平衡。因此,B68現在可能正在坍縮,這意味著這片黑暗的雲可能真的有一個光明的未來:它將形成一顆恆星。
隨著物質向自身坍縮,中心密度會增加,溫度也會隨之升高。這將持續數十萬年,直到在雲的核心中,一顆恆星誕生(也許不止一顆,因為B68中有足夠的物質來形成幾顆類似太陽的恆星)。如果發生這種情況,雲中剩餘的幾乎所有物質都將被新生恆星的光吹走——也就是說,除了可能被恆星引力捕獲的一小部分,這些物質可能會凝結並依次坍縮,形成一個註定形成行星的物質盤。
誰知道呢?再過幾十億年,生命甚至智慧可能會在其中一些世界上出現,以至於在遙遠的未來,外星天文學家會向外窺視,想知道他們所看到的宇宙,這是他們不可能透過B68年輕的、吞噬星光的霧霾瞥見的景象。也許到那時,地球和太陽早已消失,銀河系也將變成一個非常不同的地方。即便如此,在這樣的結局中也能找到安慰,因為知道我們曾經以非常相似的方式開始;我們的太陽誕生於一個巨大的、塵埃昏暗的星雲中,該星雲最終點亮了數千顆其他恆星,一個恆星育兒所,就像它的宇宙孩子一樣,早已消散。
宇宙中的一切都是短暫的,其中大部分是迴圈的。我們很榮幸能夠觀察我們現在所能觀察到的,即使我們所看到的是非常難以看到的東西。
