现在,喜欢欣赏天体奇观的人们比以往任何时候都更幸福。每天,至少有无数地面或太空天文台传来令人惊叹的新快照,每个天文台都提供了外星世界、爆炸的恒星、碰撞的星系或任何其他天体物理现象的新景象。这些图像大多是对宇宙力量和难以想象的规模的赞歌,它们从史诗般的暴力中雕刻出令人惊叹的美丽。
但并非我们星系(或更远)中的一切都是如此炫耀性混乱的结果。一些最引人注目的天体物体是安静、稳定甚至平静的——而且非常黑暗,它们不仅不发出可见光,而且实际上吸收它,创造出如此深邃的黑暗,以至于它们似乎是太空中切出的一个缺口。
这些阴影广阔区域有许多别名——暗星云、尘埃云、星云结——但我更喜欢称它们为博克球状体,这个名字是为了纪念研究它们的荷兰裔美国天文学家巴特·博克而命名的。
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博克球状体是宇宙尘埃的小而稠密的团块;数百万个散布在我们的星系周围。它们是冷的并且对可见光不透明,以至于直到最近,看到它们的唯一方法是在更明亮的背景物质的轮廓中。虽然不如它们的恒星工厂表亲那样引人注目,例如猎户座星云,但博克球状体仍然可以制造恒星,尽管是以更手工的方式:它们一次制造一个或几个,这些恒星大部分隐藏在尘埃深渊深处,远离我们窥探的眼睛。
在我们用望远镜可以看到的所有暗球状体中,我最喜欢的无疑是巴纳德68,俗称B68。它位于距地球约500光年的地方,是一个大致呈逗号状的煤黑色云,宽度仅为半光年,跨度约为五万亿公里。我们很容易看到它,因为它位于蛇夫座,以我们银河系恒星密集的中心为背景。B68在我们看来是负空间,没有恒星。
为什么它如此黑暗?虽然主要由氢气组成(就像我们星系中的几乎所有其他物质一样),但B68也含有丰富的碳。其中一些元素被锁定在小分子中,例如一氧化碳,但其余大部分反而存在于长而复杂的分子中,这些分子构成了天文学家通常所说的尘埃。尘埃的一个显着(或消光)特征是其阻挡可见光的能力。
尘埃云确实可能非常黑暗。就B68而言,位于我们另一侧的任何恒星的光线都将减弱15万亿倍。为了说明这一点,将我们天空中的太阳调暗这么多会将其降低到四等星,即使在轻度光污染的天空中也很难发现。如果您在B68的一侧,而太阳在另一侧,那么太阳的光线在半光年的距离上会衰减到肉眼看不见的程度。
如此极端的黑暗使得B68——以及更普遍的博克球状体——经常被错误地识别。几年前,天文学家发现了巨大空间的存在,这些空间基本上没有星系;这些被称为宇宙空洞,可以跨越数百万光年。唉,我见过很多关于它们的令人兴奋的视频和文章,都用B68的图像来说明。作为一名天文学家,看到这个错误让我很恼火,因为这些是非常不同的物体,但这也相当有趣,因为所讨论的实际空洞比我们友好的附近博克球状体大数百万倍。
B68吸收光线的惊人能力依赖于数量惊人的少量尘埃。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一百万个物质粒子。这听起来可能很多,但在这里地球上,它将被评为实验室级真空——在海平面,我们星球的大气层每立方厘米包含约1019个分子,这使得您呼吸的空气比最佳状态下的B68稠密10万亿倍。
尽管B68具有包罗万象的黑暗,但我们可以辨别出它的密度,因为像任何云一样,它在其外围变得更加稀薄。这创造了一个有趣的情况:从我们的角度来看,我们可以通过其边缘相对较薄的物质看到一些背景恒星,但是我们越靠近中心观看,光线被吸收得越多。恒星在云的周边显得明亮,但当我们靠近中心观看时,它们会逐渐变暗。因为尘埃倾向于比红光更好地吸收蓝色光,红光可以更容易地穿过,所以这些恒星不仅仅是褪色;它们还会变红。而红外光更容易穿过B68,因此调谐到这些波长的望远镜可以看到更多的恒星。天文学家可以使用这种变红和变暗来测量云内部有多少尘埃。
使用其他技术,他们还可以测量B68的温度。博克球状体非常寒冷,B68也不例外,在其边缘记录到令人不寒而栗的-256摄氏度,在其中心降至仅-265摄氏度。这几乎高于绝对零度!
然而,那微弱的温暖足以支撑球状体对抗自身的引力。B68质量不是很大,仅包含大约太阳质量的三到四倍,但这通常仍然足以引起引力坍缩。然而,微薄的内部热量使B68膨胀,就像热气球一样(或者,更准确地说,是一个极度寒冷、接近真空的气球)。
但这种脆弱的僵局不会永远持续下去。对B68的仔细观测显示,似乎有两个不同的“核心”,它们由更高密度的物质组成,一个靠近其中心,另一个在其东南边缘附近的粗短“尾巴”中(在本文上方照片的左下方)。无线电波观测表明,这个尾巴曾经是一个独立的、较小的云,现在正在与B68合并,破坏了云内部引力的微妙平衡。因此,B68现在可能正在坍缩,这意味着这片黑暗的云可能真的有一个光明的未来:它将形成一颗恒星。
随着物质向自身坍缩,中心密度会增加,温度也会随之升高。这将持续数十万年,直到在云的核心中,一颗恒星诞生(也许不止一颗,因为B68中有足够的物质来形成几颗类似太阳的恒星)。如果发生这种情况,云中剩余的几乎所有物质都将被新生恒星的光吹走——也就是说,除了可能被恒星引力捕获的一小部分,这些物质可能会凝结并依次坍缩,形成一个注定形成行星的物质盘。
谁知道呢?再过几十亿年,生命甚至智慧可能会在其中一些世界上出现,以至于在遥远的未来,外星天文学家会向外窥视,想知道他们所看到的宇宙,这是他们不可能通过B68年轻的、吞噬星光的雾霾瞥见的景象。也许到那时,地球和太阳早已消失,银河系也将变成一个非常不同的地方。即便如此,在这样的结局中也能找到安慰,因为知道我们曾经以非常相似的方式开始;我们的太阳诞生于一个巨大的、尘埃昏暗的星云中,该星云最终点亮了数千颗其他恒星,一个恒星育儿所,就像它的宇宙孩子一样,早已消散。
宇宙中的一切都是短暂的,其中大部分是循环的。我们很荣幸能够观察我们现在所能观察到的,即使我们所看到的是非常难以看到的东西。