宇宙塵形成的原因

　　宇宙塵:以小顆粒形式存在與恆星之間的物質，主要來源於短周期彗星的瓦解產物。星際塵粒的直徑可以大到10微米，也可以小到0.01微米。

　　根據最新的天文學理論，星系最初是一團團巨大的氣塵凝聚體，這些氣塵凝聚體緩慢地旋轉，分裂成為湍動的渦流，最後凝結成為恆星。在大量形成恆星的天區，所有的氣塵實際上都會分別和其中某一顆恆星結成一體，因而氣塵很少會或者完全不會留在星系空間中。在球狀星團中，在橢球星系中以及在旋渦星系的中心部分，情況確實是這樣。

　　但是在旋渦星系的外緣，這種過程就不會進行這樣徹底。由於所形成的星星為數較少，所以留下的氣塵就會多一些。正因為我們處在銀河系的旋臂上，所以我們能看到塵雲在銀河的輝光中形成一些暗斑。銀河系的中心也正是被這些塵雲遮住，才顯得模糊不清。

　　形成宇宙的物質，絕大部分是氫和氦。氦原子一般是不會彼此結合的。氫原子雖然會彼此結合，但一般只彼此結合成對而形成氫分子***H2***。這就意味著，處於恆星與恆星之間的絕大多數物質是由一個個很小的氦原子和一個個很小的氫原子和氫分子組成。這些物質形成了大量散佈在恆星與恆星之間的星際氣體。

　　星際塵***或者宇宙塵***的數量比星際氣體少得多，它們是由粒子組成的。這些粒子雖然也很小，但卻比單個原子或分子大得多，因此它們一定含有除了氫和氦以外的其他原子。

　　除了氫和氦以外，宇宙間另一種最普通的原子是氧。氧原子能和氫結合而形成氫氧基***OH***和水分子***H2O***。氫氧基和水分子具有能夠同它們所遇到的任何其它基團及分子相結合的傾向。正因為如此，宇宙間會逐步形成由許許多多這樣的分子所組成的微粒。絕大部分宇宙塵很可能就是由氫氧基和水分子所組成。一直到1965年，天文學家才開始在宇宙間探測到氫氧基，並開始研究它們的分佈情況。從這以後，不斷有報道說，宇宙空間存在既含有氫和氧、也含有碳原子的更復雜的分子。

　　由此看來，宇宙塵中一定也含有不及氫、氧和碳那麼普通的原子所組成的原子團。科學工作者已經在星際空間探測到鈣原子、碘原子、鉀原子和鐵原子，他們是通過這些原子所能吸收的光而探測到它們的。

　　在我們的太陽系內，也存在類似的宇宙塵，這些宇宙塵很可能是由彗星造成的。在太陽系可見範圍以外，可能有一個由大量彗星所組成的彗星殼，其中有一些彗星***也許是由於附近恆星的引力作用***向太陽的方向掉落。彗星是一團金屬和岩石小碎片，這些碎片由冰加上凍結的甲烷、氬和其它這類物質結合成鬆散的團塊。每當彗星走近太陽時，彗星中的某些物質便會因受熱而融化，結果，其中的微小固體顆粒便獲得了自由，並以一條長長的尾巴的形式散佈在宇宙空間中。最後，這個彗星將完全崩解。

　　在太陽系的歷史中已經有無數彗星發生了這樣的崩解，正因為如此，太陽系的內圈才會到處散佈有這樣的宇宙塵，每天都有數十億這樣的宇宙塵粒子***“微隕石”***落到地球上。從事宇宙研究的科學家都對這些“微隕石”感興趣，他們之所以對此感興趣，固然有種種原因，其中的原因之一，是因為有一些較大的微隕石可能會給未來的宇航員或登月移民造成危害。

　　為了瞭解什麼是黑洞，讓我們先從太陽這樣的恆星談起。我們知道，太陽的直徑為1，392，000公里，它的質量為地質質量的330，000倍。在這樣大的質量、從表面到中心的距離這樣長的情況下，位於太陽表面的任何東西所受到的引力大約相當於地球表面引力的28倍。

　　任何一顆普通的恆星都會由於下述兩種因素的相互平衡而保持其通常的大小。其中一個因素是恆星中心有非常高的溫度，因而會使恆星的物質經常處於膨脹的狀態。另一個因素就是它本身具有很大的引力，從而會使恆星的物質傾向於收縮而擠壓在一起。

　　但是在恆星生存期的某一階段，其內部溫度將會降低，這樣一來，引力將會成為一個主導的因素，結果，這顆恆星就會開始坍縮，在這個過程中，恆星內部物質的原子結構會遭到破壞。這樣一來，原子將不復存在，替代它的將是一個個電子、質子和中子。這顆恆星將會坍縮到這樣一種程度，這時電子的相互排斥力將使該恆星不能夠再進一步坍縮。

　　這顆恆星於是就成為一顆“白矮星”。像太陽這樣的恆星一旦坍縮成為一顆白矮星，它的全部物質將被擠壓成為一個直徑只有大約16，000公里的球體，它的表面引力將變成地球表面引力的210，000倍***因為它的質量雖然沒有變，但是從表面到中心的距離則大大縮短了***。

　　在某些條件下，引力將變得如此之大，甚至能戰勝電子之間的排斥力。結果，這顆恆星將會再度坍縮，並迫使其全部電子和質子彼此結合為中子，這樣一來，這顆恆星將一直收縮到所有的中子都彼此接觸為止。到了這一步，這個中子結構物又將會抵制進一步的坍縮，這顆星於是成為一顆中子星。這樣的中子星將把太陽的全部質量壓縮在一個直徑只有16公里的球體內。結果，它的表面引力將是地球引力的210，000，000，000倍。

　　在某些條件下，引力甚至能進一步戰勝中子結構的抗拒。這時候，再也沒有任何東西能夠抵抗得住它的進一步坍縮了。結果，這顆恆星就會坍縮到體積等於零，而它的表面引力就會無限地增大。

　　根據相對論，一顆恆星所發射出來的光，當它克服該恆星的引力場而向外射出的時候，將會失去一定的能量。引力場越大，所失去的能量也越大。這一點已經由科學工作者經過天文觀測和實驗室實驗得到證實。

　　由太陽這樣的普通恆星發射出的光，它失去的能量是很有限的。由白矮星發射出的光會失去較多的能量;由中子星發射出的光會失去比這更多的能量。當這顆中子星進一步坍縮時，就會出現這樣一種情況：從它的表面向外射出的光將會失去它的全部能量，從而根本不可能逃逸出去。

　　一個比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場將是如此之強，以致任何靠近它的東西都將被它所捕獲，並且再也不能從它裡面逃逸出去。這就如同被捕獲的物體落進一個無底洞的情況一樣。而且，正如上面所說，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個坍縮了的天體將是黑的。正因為它既像個無底洞，而且又是黑的，所以天文學家就把它叫做“黑洞”。