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326期

【有情天地】

璀璨極致的光與熱

在臺灣的排灣族神話中,遠古以前,太陽神降臨大地,生下兩枚蛋,蛋孵化出一男一女,兩人結婚後生下一子,成為族中頭目的祖先;經過數年,太陽神又降臨大地,生下了一枚青色蛋,孵化出一男兒,而成為一般平民的祖先。所以人類即是太陽之子。

太陽是生命之源,它的光和熱滋養了萬物,讓地球生生不息,因此在許多古文明裡,太陽都有著至高無上的神聖地位。

 

然而,隨著知識的開展,如今人類已明白:太陽雖能主宰我們這個星系,但躋身於多如恆河沙粒般的繁星裡,它也僅是浩瀚宇宙間的一顆亮點罷了。當我們仰望夜空閃爍的星星,每一顆亮點其實都是散發著光與熱的「太陽」,這些看似永遠不會消失、彼此相對位置不會改變的天體,便稱作「恆星」。

 

恆星形成於宇宙中的「分子雲」,而分子雲主要是由氣體和固態微塵所組成,其中絕大部分物質是「氫分子」,還有一些「氦原子」,以及經由核融合而生成的其他元素。當這些物質逐漸聚集,開始吸收宇宙的高能光子後,密度日益增大,重力愈來愈不穩定,於是分子雲的核心會碎裂、坍縮,形成極高密度的球體,並產生熱能,致使溫度快速上升,但仍持續不斷吸收周圍的物質。一直到鄰近的氣體和塵埃都消失了,重力收縮的過程也慢慢停歇了,球體核心在極高溫和極高壓的狀態下,進行氫原子融合成氦原子的反應,此時,一顆恆星便誕生了。

 

恆星之所以能產生極致的光與熱,其原因就在於核心的融合反應。換言之,隨著核融合的速率緩慢增加,氦在核心的比率也會穩定上升,而恆星表面的溫度就愈高、亮度就愈亮。以太陽為例,據科學家研究,相較於誕生之初的四十六億年前,它的亮度大約增強了百分之四十。

 

對人類來說,最巨大的恆星便是太陽,其實宇宙中可能有上億顆恆星的體積比它還龐大,目前已知最大恆星為盾牌座的「史蒂文森二之十八」(Stephenson 2-18)。若以太陽為標準,太陽的半徑是六十九萬六千三百九十二公里(地球半徑是六千三百七十一公里),而「史蒂文森二之十八」的半徑是太陽半徑的二千一百五十八倍,如此巨大,實已超過人類的想像了。

 

不過,由於相對距離的差異性,體積最大的恆星未必是地球所見的最亮之星。除了太陽,地球夜空的最亮恆星是大犬座的天狼星,幾乎所有人類可居地都能看到它,為觀察星象時的重要參考目標。有趣的是,人類肉眼看起來是一顆星的天狼星,實際上是一個聯星系統,即由兩顆恆星圍繞著共同質心而旋轉。其中天狼星A的質量是太陽的兩倍,若不受相對距離的影響,它比太陽亮二十五倍。

 

除了聯星系統,宇宙中還有三顆或三顆以上的恆星受到引力作用約束,而相互繞行的現象,此為「聚星系統」,並以聚星數目稱作「重星」或「合星」。目前已知最多星數之重星是天蠍座的「鍵閉」和仙后座的「螣(ㄊㄥˊ)蛇十四」,它們均為七重星。我們可以試著想像一下,在該星系的行星上,抬頭即見七顆「太陽」的情景。原來天上有好多顆太陽,也未必是虛幻的神話呢!

恆星一二事

  1. 恆星的壽命取決於形成之初的質量,質量愈大者,其核心的壓力也愈高,因此融合反應的速率就愈快,存在的時間便愈短。目前發現最古老的恆星是天秤座的「瑪土撒拉星」(HD 140283),年齡大約是138億年至145億年之間。
     
  2. 當恆星演化至末期時,星體因爆發而亮度突然大增,甚至超越整個星系,可達數月或數年,有如突然出現的明亮新恆星,此即超新星。人類最早的超新星觀測紀錄見於《後漢書》的「南門客星」(SN 185),時為西元185年。

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