第6章 宇宙的奥秘——无限未知的星空世界探奇(5)

哈雷彗星（Halley"scomet）是第1颗经推算，预言必将重新出现而得到证实的著名大彗星。当它在1682年出现后，英国天文学家哈雷注意到它的轨道与1607年和1531年出现的彗星轨道相似，认为是同一颗彗星的三次出现，并预言它将在1758年年底或1759年年初再度出现。虽然哈雷死于1742年，没能看到它的重新出现，但在1759年它果然又回来，这是天文学史上一个惊人成就，这颗彗星因而命名为哈雷彗星。

随着对彗星研究的不断深入，天文学家发现彗星出现时还有更为神奇的现象：它能喷发出是其自身亮度几万倍的亮光。

1991年，欧洲南方天文台的天文学家发现，哈雷彗星的亮度猛增了300倍，并形成了很大的彗发。当时它位于土星与天王星之间，这是首次观测到离太阳如此之近的彗星爆发现象。人们对这种现象感到疑惑：究竟是什么原因促使它爆发呢？

英国天文学家休斯认为：这可能是一颗直径为2.6~60米的小行星横向袭击了哈雷彗星。果真是这样的话，当2061年哈雷彗星再度回归时，人们将会从它身上发现一处近2千米的新伤。但休斯假说遇到了疑难，首先是在土星与天王星轨道之间，迄今只发现过3颗小行星，其中最小的也比哈雷彗星大5000倍。但休斯认为，太阳系有许多直径在60米以内的小天体，它们在土星轨道附近时的亮度很小，连哈勃空间望远镜也难以探测到，但不能因此就忽略它们。

然而这样的解释仍然难以让人信服。

还有两位美国天文学家从另一个角度解释了这次哈雷彗星的爆发。他们认为是太阳耀斑的激波撼碎了哈雷彗星薄弱的外壳，致使尘埃大量外逸。行星际的激波早就被“先锋10号”飞船在离太阳40天文单位以外探测到。两年前金星探测器也观测到多次太阳耀斑引起了激波。1991年1月31日，太阳上出现了特大耀斑，据信这次耀斑产生的强激波于两星期后抵达哈雷彗星，引起了爆发。

作为哈雷彗星爆炸的发现之一，英国夏威夷大学的天文学家米茨则认为：组成彗星的成分中除了冰之外，还有一氧化碳冰。而且固态的一氧化碳易升华为气体。如果它的压力一旦聚集到足够大时，就能将在表层的薄弱处冲开缺口，喷出大量的冰、尘埃而引发爆炸。

关于哈雷彗星爆发之谜，是由于太阳风暴激发引起，还是与小行星碰撞引起，还是另有他故，目前还无法定论。

黑洞与白洞之谜

在一望无际的宇宙中，有很多不发光的天体。科学家们发现，一些从前认为“消失”了的星体仍然能放出宇宙射线，而且还很强烈。这证明了之前广义相对论预言的一种物质——黑洞确实存在，它吸引着宇宙中的一切，甚至光线都逃脱不了。此外，太空中还有一种与黑洞相反的物质，叫做白洞。它也有封闭的边界，但只能向外部提供物质和能量，不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞和黑洞充满了神奇的色彩。

那么，黑洞和白洞是如何形成的呢？

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。

由于地球上万有引力的作用，地球上的生物不能任意飞向空中。人造卫星要想被送入围绕地球运行的轨道，至少要用每秒钟8千米的速度发射火箭，这就是“第一宇宙速度”。同样，飞船只有完全摆脱了地球的引力控制，才能飞到别的星球上去，而这要求火箭的速度最少达到每秒11千米，这就是天体的表面脱离速度，即“第二宇宙速度”。

同地球一样，一切天体都具有非常强大的吸引力，附近的一切物体都被它们紧紧地“抱”在怀里。黑洞正是因为具有非常强大的引力场，才能将靠近它的物质全部吸进去。

黑洞理论一经问世，就在天文学界引起了巨大的轰动，有人认为他给天文学界带来了一场革命。黑洞的普遍性一旦证实，那么“宇宙不仅比我们想象的神秘，而且比我们所能想象的还要神秘”。我们知道由于“宇宙核”初期爆炸的结果，宇宙一直处于不断地扩张中。宇宙核乃是一切物质的来源，当那里的物质越来越稀薄时，宇宙是否停止扩张？天体的巨大引力是否最终引起宇宙收缩？相对论回答：“是的。黑洞的存在部分地证实了它的预言。即使宇宙不会消失在一个黑洞中，也可能会消失在几百万个黑洞中。”另外，彻底揭开黑洞之谜，就有可能揭开人类的终极猜想——宇宙之谜。

关于白洞的形成，一些天文学家认为，在宇宙大爆炸的过程中，由于爆炸的不完全和不均匀，可能会遗留下一些超高密度的物质暂时没有爆炸，它们的膨胀和爆炸还需要等待一定的时间，这些遗留下来的致密物质就成为新的局部膨胀的核心，也就是白洞。目前，关于白洞的研究只是停留在理论模型的阶段，一直还未得到事实上的论证。

宇宙暗物质之谜

在物理学中，把状态变化的“转折点”称为“临界点”，比如水变成冰，温度临界值（或者说“临界点”）为0℃。宇宙学的研究认为，宇宙中物质的平均密度，与决定宇宙是膨胀还是收缩的临界值，相差不会超过百万分之一。可是，宇宙中发可见光的恒星和星系的物质总量不到临界值的1%，加上辐射其他电磁波的天体，如行星、白矮星和黑洞等，最多也只有临界值的10%。于是，科学家推测，宇宙中有一种未知的物质存在，并称其为“暗物质”。

长期以来，暗物质对人类而言始终是一个神秘之物。但随着时间的流逝，科学家很有可能在不久的将来解开这种令人迷惑不解的物质——构成宇宙中绝大多数物质的神秘面纱。

没有一个人知道不可见的暗物质究竟是什么，但它一定存在于茫茫宇宙中，如果没有它，星系便会彼此分离。自20世纪70年代以来，科学家们根据对许多大型天体之间，如星系之间的引力效果的观测发现，常规物质不可能引起如此大的引力，因此暗物质的存在理论被广泛认同。

几十年前，暗物质刚被提出来时仅仅是理论的产物，但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星，也就更谈不上今天的人类了。

一般人很难相信暗物质的存在。天文学家介绍说：“这个物质很奇怪，不仅本身不发光，而且光线也射不进去，所以人是看不到的。最令人惊讶的是，它虽然摸不到，却有重量和引力，如果前面有个暗物质山，可能会将人压死。”

知道暗物质的存在并不等于知道它是什么东西。科学家们承认，他们对暗物质仍然一无所知。普遍的推测是它由大约137亿年前宇宙大爆炸后留下的微粒组成。

当前一项最主要的假设认为，暗物质由一些尚未被探测到的怪异粒子构成，它们不与光发生联系，因此无法被我们看到。一种理论将这种怪异粒子称之为WIMP（大质量弱相互作用粒子的英文缩写），它们呈电中性，质量是质子的100倍。

1972年，高能所云南高山宇宙线观测站曾观测到：一个从宇宙射线中来的能量大于3000亿电子伏特的粒子碰撞石墨中的粒子后，产生了3个带电粒子。分析表明，其中一个是负介子，一个是质子，还有一个是能量大于430亿电子伏特、寿命长于0.046纳秒的带电粒子。许多科学家认为这种带电粒子一旦被证明存在，就很有可能是暗物质的粒子。

暗物质存在与否，虽然已经得到初步证实。但暗物质将由什么样的物质所形成？它们是什么样的粒子或是场，或是两者的统一，仍然需要进一步的研究。