宇宙塵:以小顆粒形式存在與恒星之間的物質(zhì)，主要來(lái)源于短周期彗星的瓦解產(chǎn)物。星際塵粒的直徑可以大到10微米，也可以小到0.01微米。

　　宇宙塵形成的原因

　　根據(jù)最新的天文學(xué)理論，星系最初是一團(tuán)團(tuán)巨大的氣塵凝聚體，這些氣塵凝聚體緩慢地旋轉(zhuǎn)，分裂成為湍動(dòng)的渦流，最后凝結(jié)成為恒星。在大量形成恒星的天區(qū)，所有的氣塵實(shí)際上都會(huì)分別和其中某一顆恒星結(jié)成一體，因而氣塵很少會(huì)或者完全不會(huì)留在星系空間中。在球狀星團(tuán)中，在橢球星系中以及在旋渦星系的中心部分，情況確實(shí)是這樣。

　　但是在旋渦星系的外緣，這種過(guò)程就不會(huì)進(jìn)行這樣徹底。由于所形成的星星為數(shù)較少，所以留下的氣塵就會(huì)多一些。正因?yàn)槲覀兲幵阢y河系的旋臂上，所以我們能看到塵云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云遮住，才顯得模糊不清。

　　形成宇宙的物質(zhì)，絕大部分是氫和氦。氦原子一般是不會(huì)彼此結(jié)合的。氫原子雖然會(huì)彼此結(jié)合，但一般只彼此結(jié)合成對(duì)而形成氫分子(H2)。這就意味著，處于恒星與恒星之間的絕大多數(shù)物質(zhì)是由一個(gè)個(gè)很小的氦原子和一個(gè)個(gè)很小的氫原子和氫分子組成。這些物質(zhì)形成了大量散布在恒星與恒星之間的星際氣體。

　　星際塵(或者宇宙塵)的數(shù)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(gè)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(jié)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(tuán)及分子相結(jié)合的傾向。正因?yàn)槿绱耍钪骈g會(huì)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(xué)家才開始在宇宙間探測(cè)到氫氧基，并開始研究它們的分布情況。從這以后，不斷有報(bào)道說(shuō)，宇宙空間存在既含有氫和氧、也含有碳原子的更復(fù)雜的分子。

　　由此看來(lái)，宇宙塵中一定也含有不及氫、氧和碳那么普通的原子所組成的原子團(tuán)。科學(xué)工作者已經(jīng)在星際空間探測(cè)到鈣原子、碘原子、鉀原子和鐵原子，他們是通過(guò)這些原子所能吸收的光而探測(cè)到它們的。

　　在我們的太陽(yáng)系內(nèi)，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(yáng)系可見范圍以外，可能有一個(gè)由大量彗星所組成的彗星殼，其中有一些彗星(也許是由于附近恒星的引力作用)向太陽(yáng)的方向掉落。彗星是一團(tuán)金屬和巖石小碎片，這些碎片由冰加上凍結(jié)的甲烷、氬和其它這類物質(zhì)結(jié)合成松散的團(tuán)塊。每當(dāng)彗星走近太陽(yáng)時(shí)，彗星中的某些物質(zhì)便會(huì)因受熱而融化，結(jié)果，其中的微小固體顆粒便獲得了自由，并以一條長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴的形式散布在宇宙空間中。最后，這個(gè)彗星將完全崩解。

　　在太陽(yáng)系的歷史中已經(jīng)有無(wú)數(shù)彗星發(fā)生了這樣的崩解，正因?yàn)槿绱?，太?yáng)系的內(nèi)圈才會(huì)到處散布有這樣的宇宙塵，每天都有數(shù)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(xué)家都對(duì)這些“微隕石”感興趣，他們之所以對(duì)此感興趣，固然有種種原因，其中的原因之一，是因?yàn)橛幸恍┹^大的微隕石可能會(huì)給未來(lái)的宇航員或登月移民造成危害。

　　為了了解什么是黑洞，讓我們先從太陽(yáng)這樣的恒星談起。我們知道，太陽(yáng)的直徑為1，392，000公里，它的質(zhì)量為地質(zhì)質(zhì)量的330，000倍。在這樣大的質(zhì)量、從表面到中心的距離這樣長(zhǎng)的情況下，位于太陽(yáng)表面的任何東西所受到的引力大約相當(dāng)于地球表面引力的28倍。

　　任何一顆普通的恒星都會(huì)由于下述兩種因素的相互平衡而保持其通常的大小。其中一個(gè)因素是恒星中心有非常高的溫度，因而會(huì)使恒星的物質(zhì)經(jīng)常處于膨脹的狀態(tài)。另一個(gè)因素就是它本身具有很大的引力，從而會(huì)使恒星的物質(zhì)傾向于收縮而擠壓在一起。

　　但是在恒星生存期的某一階段，其內(nèi)部溫度將會(huì)降低，這樣一來(lái)，引力將會(huì)成為一個(gè)主導(dǎo)的因素，結(jié)果，這顆恒星就會(huì)開始坍縮，在這個(gè)過(guò)程中，恒星內(nèi)部物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞。這樣一來(lái)，原子將不復(fù)存在，替代它的將是一個(gè)個(gè)電子、質(zhì)子和中子。這顆恒星將會(huì)坍縮到這樣一種程度，這時(shí)電子的相互排斥力將使該恒星不能夠再進(jìn)一步坍縮。

　　這顆恒星于是就成為一顆“白矮星”。像太陽(yáng)這樣的恒星一旦坍縮成為一顆白矮星，它的全部物質(zhì)將被擠壓成為一個(gè)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?yàn)樗馁|(zhì)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(zhàn)勝電子之間的排斥力。結(jié)果，這顆恒星將會(huì)再度坍縮，并迫使其全部電子和質(zhì)子彼此結(jié)合為中子，這樣一來(lái)，這顆恒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(gè)中子結(jié)構(gòu)物又將會(huì)抵制進(jìn)一步的坍縮，這顆星于是成為一顆中子星。這樣的中子星將把太陽(yáng)的全部質(zhì)量壓縮在一個(gè)直徑只有16公里的球體內(nèi)。結(jié)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(jìn)一步戰(zhàn)勝中子結(jié)構(gòu)的抗拒。這時(shí)候，再也沒有任何東西能夠抵抗得住它的進(jìn)一步坍縮了。結(jié)果，這顆恒星就會(huì)坍縮到體積等于零，而它的表面引力就會(huì)無(wú)限地增大。

　　根據(jù)相對(duì)論，一顆恒星所發(fā)射出來(lái)的光，當(dāng)它克服該恒星的引力場(chǎng)而向外射出的時(shí)候，將會(huì)失去一定的能量。引力場(chǎng)越大，所失去的能量也越大。這一點(diǎn)已經(jīng)由科學(xué)工作者經(jīng)過(guò)天文觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。

　　由太陽(yáng)這樣的普通恒星發(fā)射出的光，它失去的能量是很有限的。由白矮星發(fā)射出的光會(huì)失去較多的能量;由中子星發(fā)射出的光會(huì)失去比這更多的能量。當(dāng)這顆中子星進(jìn)一步坍縮時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況：從它的表面向外射出的光將會(huì)失去它的全部能量，從而根本不可能逃逸出去。

　　一個(gè)比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場(chǎng)將是如此之強(qiáng)，以致任何靠近它的東西都將被它所捕獲，并且再也不能從它里面逃逸出去。這就如同被捕獲的物體落進(jìn)一個(gè)無(wú)底洞的情況一樣。而且，正如上面所說(shuō)，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個(gè)坍縮了的天體將是黑的。正因?yàn)樗认駛€(gè)無(wú)底洞，而且又是黑的，所以天文學(xué)家就把它叫做“黑洞”。