看過恒星的一生，你才能認識宇宙真正的美 | 推書
人類的成功靠的是永不止歇的探索精神和無盡的想象。徹底解放我們想象力的無過于頭頂上的繁星點點。不過無論如何努力想象，我們都難以領略那片真正的天空是多么地錯綜復雜和浩瀚無垠。
自從伽利略在400年前首次將望遠鏡瞄向深邃的太空以來，人類的不懈探索正一步步揭開宇宙的神秘面紗。我們知道，地球上再壯觀的煙火表演跟超新星爆發(fā)相比，都會黯然失色；宇宙中充滿著不可思議的物質，一顆方糖大小的中子星就有數億噸重；還有難以捉摸的黑洞、引力波等。
不過這些重要的天體活動基本都是高能事件，一般的光學望遠鏡是無法探測到其內部，要揭開它們的本質面紗就得需要X射線天文臺的幫助。NASA（美國國家航空航天局）錢德拉X射線天文臺，跟哈勃空間望遠鏡一樣，是NASA在20世紀90年代開始發(fā)展的四大空間天文臺計劃之一，在人類的深空探索方面發(fā)揮了重要作用。
NASA錢德拉X射線天文臺為回顧和紀錄20年來的探索成果，其官方作品《NASA深空探索：錢德拉X射線天文臺20年全記錄》正式出版發(fā)行。它是由NASA錢德拉X射線天文臺的5位科學專家撰寫，是面向大眾的科普作品，它用鮮活的圖片，以及直觀簡潔的文字解釋，從微觀到宏觀，分別展示了恒星的誕生和死亡、宏偉的星系王國、“宇宙巨人”星系團，以及意料之外的探索結果——捕獲時間邊緣的黑洞，搜尋太陽系外的行星新世界，透視控制宇宙加速膨脹的神秘暗能量。
恒星是宇宙中所有物質演化的基礎，是締造生命元素的壯麗熔爐，更是認識宇宙的起源、演化和命運的重要基礎，下面就讓我們跟隨錢德拉的“X射線之眼”，一窺恒星的演化奧秘！
01 恒星誕生
地球沐浴在無數恒星的光芒之中。有的恒星離我們近，有的離我們遠。我們的銀河系有超過2000億顆恒星。這些恒星是巨大、稠密、寒冷的氣體云在自身引力作用下坍縮形成的。正是通過這種方式，在宇宙最深處，初生恒星的光芒開始閃耀。
錢德拉X射線天文臺就像一個時間機器，用它最靈敏的X射線“眼睛”注視著這些初生恒星。年輕的恒星在誕生后的幾億年里快速旋轉，形成強烈的磁場，從而產生明亮的X射線輻射。錢德拉具有獨特而創(chuàng)新的鏡面以及靈敏的探測器，會對準這些高能光子、粒子和X射線波。
恒星不是孤立形成的，成千上萬顆恒星聚集在一起形成星團。星團中的所有恒星幾乎是在同一時間誕生的，誕生時離星團中心的距離也大致相同，因此星團為檢驗恒星演化如何取決于其質量的理論提供了一個理想的實驗室。由于大多數星團最終會散去，我們所見到的星團都是相對年輕的，這些星團里面的恒星才誕生幾億年之久。正常的中年恒星，比如離我們最近的太陽，具有熾熱的、能輻射X射線的外層大氣。
X射線觀測已被證明是一種有用的工具，用于研究恒星表面附近的湍流加熱如何依賴恒星的年齡、旋轉和恒星類型，以及恒星的耀斑活動如何隨著恒星的演化而變化。這樣的研究也可能為我們提供一些關于未來太陽活動的線索。
錢德拉也有助于了解年輕恒星的X射線如何影響其行星形成，以及更成熟的恒星如何影響其行星。錢德拉的研究還揭示了巨行星可能會反過來影響它們的中心恒星。
接下來的頁面展示了錢德拉的一些經典天文圖像——年輕恒星被包裹在寒冷的恒星塵埃搖籃里。許多圖像是與哈勃空間望遠鏡觀測合成的多波段圖像，展示了恒星搖籃壯麗絢爛的結構。這些圖像覆蓋了廣闊的天區(qū)，且所有圖像顯示的都是我們銀河系內的天區(qū)。
尺度和距離：圖像覆蓋約70光年的天區(qū)；距離地球約5500光年 波長/顏色：X射線波段：紫色；光學波段 ：藍色；紅外波段 ：橙色
鷹狀星云 尺度和距離：圖像覆蓋約5.13光年的天區(qū)，距離地球約5700光年 波長/顏色：X射線波段（較大的光點）：紅色，綠色，藍色；光學波段（漫射和較小的光點）：紅色，綠色，藍色
正如錢德拉見證了恒星的誕生，它也見證了恒星的死亡。當一顆恒星缺乏足夠的燃料時，它中心的核聚變便會停止，于是開始將外層大氣拋入太空。大質量恒星會以超新星爆發(fā)的形式結束生命，死亡儀式蔚為壯觀。伴隨著這種既安靜又猛烈的方式，恒星的死亡過程進入新的階段：熾熱的氣體云迅速膨脹，輻射出明亮的X射線。
每隔50年左右，我們銀河系中就有一顆大質量恒星死亡，產生超新星爆發(fā)。超新星爆發(fā)是宇宙中最劇烈的事件之一，爆發(fā)的威力會產生炫目的輻射閃光，沖擊波在太空中隆隆作響。
恒星的死亡不只有暴力的一面，還有更有意義的一面。超新星爆發(fā)也是向銀河系播撒碳、氮、氧、硅和鐵等元素的主要方式，這些元素正是我們已知的生命所必需的。通過超新星爆發(fā)，地球上便有了生命所必需的大部分元素，否則這些元素就會被鎖定在恒星的熔爐核心里。我們這些生命體的存在完全歸功于這些宇宙事件 ：實際上我們都是星塵的一部分。
像錢德拉這樣的X射線望遠鏡對研究超新星遺跡及其產生的元素非常重要，因為超新星爆發(fā)會產生極高的溫度（數百萬攝氏度），甚至在爆發(fā)后數千年依然如是。這意味著許多超新星遺跡會一直輻射出最強的X射線，而難以被其他類型的望遠鏡探測到。
借助錢德拉，我們對恒星如何莊嚴地結束它們的生命產生了革命性的理解，這是錢德拉最偉大的科學遺產之一。接下來的圖像展示了死亡的恒星，其中一些是幾個世紀甚至幾千年以來人類所目擊到的。這些天體橫跨銀河系甚至更加遙遠，通過把古代天文學家收集到的信息與現代科學有機結合，我們可以對它們的生死輪回有所了解。
貓眼星云
尺度和距離：圖像覆蓋約1.7光年的天區(qū)，距離地球約3000光年 波長/顏色：X射線波段：紫色；光學波段 ：橙色，藍色
眨眼星云
尺度和距離：圖像覆蓋約0.77光年的天區(qū)，距離地球約4200光年 波長/顏色：X射線波段：紫色；光學波段：紅色，綠色，藍色
仙后座 A（Cassiopeia A）
超新星爆發(fā)后通常會留下一種密度極高的天體，叫作中子星（neutron star）。在某些情況下，兩顆大質量恒星爆炸后，即便形成了中子星，依然能形成引力約束系統(tǒng)。如果兩顆中子星靠得很近，它們的軌道就會縮小，直到合并，產生引力波，也就是時空漣漪。
2017年，錢德拉就探測到這樣一個天文事件的余暉，這也是我們第一次記錄下這種天文事件。
尺度和距離：圖像覆蓋約20.5萬光年的天區(qū)；距離地球約1.3億光年 波長/顏色：X射線波段：紫色
夜空中熠熠閃光的恒星，“拉手”起舞的雙星，熱烈活躍的超新星，“宇宙燈塔”脈沖星……但這僅僅是錢德拉眾多里程碑式發(fā)現的一部分，書中關于黑洞高速噴流、星系團劇烈碰撞的高能展示更令人嘆為觀止。書中的每一幅圖像都是大自然的鬼斧神工，是宇宙交響樂的音符，是廣袤宇宙的剪影。
盡管我們已經從錢德拉那里學到了很多，但宇宙中還有更多謎團需要我們去解開，還有更多的科學問題等著我們去探索。NASA的眾多科學家已經為錢德拉的“接班人”——下一代X射線天文臺工作了好幾年，新的望遠鏡的靈敏度可能是錢德拉的100倍，在觀測能力上也將有一個大的飛躍。
天文學幫你擴展空間坐標系，歷史幫你擴展時間坐標系；一個人的坐標系有多大，見識才能有多廣。認識宇宙，就是重新認識我們自己，重新認識我們的人生。
制版編輯 | Morgan
