宇宙中許多引人入勝的現象都超越了太陽系的限制。太陽系和星系的基本構件可能是恆星、行星和塵埃但通過望遠鏡,我們發現,整個宇宙需要成百上千的奇怪而又令人驚異的成分去填充。首個被發現的奇異事物可以簡單地確定為來自外星球的信號。這個發現要回溯到早期的射電天文學。
1967年,劍橋大學的一個研究人員約瑟琳·貝爾(JocelynBell)在射電望遠鏡中收到一個有規律的脈衝信號。在排除當地干擾的可能性後這個信號逐漸被確定來自於恆星。這種不斷重複的脈衝被給予了一個代號—LGM-1,在這裡,LGM代表著「小綠人」((littlegreenmen),在當時這是用來描述外星人常用詞彙。這個信號的發現者之後宣稱,這個名字只是一個玩笑,但難以置信的是,貝爾和她的導師安東尼·休伊什(AnthonyHewish)一直認為,他們跟蹤到了來自外星生命形態的一條信息。
這種脈衝每1.3秒鐘出現一次就像是在聽一個宇宙鐘錶的嘀答聲一樣。除了發射機之外,還有什麼能發出這種機械性的有規律的聲音呢?他們把相同區域的光學掃描與無線電信號進行比較,在經過漫長的研究之後,他們確定,信號來源為一個後來被稱為脈衝星的特殊恆星。自LGM-1被發現以來,許多其他的脈衝星也陸續被發現,我們對它們的了解也幾乎可以肯定是正確的。一個脈衝星會發射出強大的光束,光束的頻率與無線電頻率相同。
這種光束是從脈衝星的磁北極和磁南極射出來的,但因為脈衝星本身也是高速自轉的,因此這些光束就像燈塔中的光一樣,四處掃射LGM-1脈衝星大約每2。5秒自轉一周(因為這裡有兩束光,因此脈衝的頻率是它的一半)對於這種大小的恆星來說,這個速度可謂是快得驚人。隨著更多的脈衝星的發現,人們意識到,LGM-1脈衝星根本不是旋轉最快的恆星,有些脈衝星自轉一周僅需要1/1000秒。
如此快的旋轉速度要歸因於形成脈衝星的恆星天性—它們都是中子星。(並不是所有中子星都是脈衝星,但所有脈衝星都是中子星。)中子星就是已經坍塌的恆星,它們形成於超新星期間,強烈的星球爆炸把恆星的外層衝擊到了太空中,只剩下了中子—通常只能在原子核中與質子共存的粒子。因為不存在帶電質子的斥力,因此這些中子都坍塌成了一個高密度的物質。如果一個中子星達到了一個葡萄粒的大小,它的重量就可以達到1億噸。
如果它生成於一個太陽大小的恆星,那麼它最終形成的規模要接近於曼哈頓島的大小當這些物質不斷壓縮時,恆星起初的自旋就會在很大程度上被放大。正如太陽系的形成那樣,自轉吸引力一角動量仍然會處於一個恆定的水平,就像一位滑冰運動員在旋轉時把手臂縮進去一樣。這種壓縮的結果就是旋轉的速度增加了,而且因為中子星受到巨大重量的壓縮,它們的自轉速度將達到極快的程度。
如果你能夠接近一個中子星,那種經歷可算不上舒服。至今為止探測到的最近的中子星可能是脈衝星J108-1431,它距離地球約有326光年,也可能是最近在小熊座發現的被稱為卡爾維拉(Calvera)的恆星它距離地球只有250光年,當然,這也是一段非常遠的距離。雖然如此,如果我們能夠發明出某種技術,克服這種遠距離的障礙,你就會發現,中子星系並不是那麼友好的近鄰。
首先,它們非常熱。太陽的表面溫度大約達到了5500℃(內部溫度更高,但外部溫度是我們能夠直接體驗的)。作為恆星的坍塌核心,中子星的表面溫度要達到1000,000C。同時,因為與普通恆星相比,你可以更加靠近中子星,因為它的體積並不大,但它所產生的引潮力則要比平常大得多。記住,月球的引力比想像中的要大,原因就在於,與地球中心相比,你可以更靠近月球的中心。是具有巨大區別的。結果就是,宇宙飛船較近端會因受到拉力的作用而與較遠端分離,最終,它就會被拉伸成一個長長的薄片從而被天文學家形象地比喻成為「義大利麵條」。
當然你也會經歷同樣的過程,也會被拉伸成粉紅色的義大利麵條。中子星簡直就是宇宙世界中的壞小孩,但與另一個太空怪傑——黑洞相比,它們看起來就要「羞澀」的多了。先不考慮黑洞的物理特性,中子星和它的這位表親之間還存在一個重大的不同點。我們知道中子星是確實存在的,我們同時也認為黑洞也應該是存在的但我們所擁有的強有力的證據都是間接獲得的。黑洞已經變成了太空神話和虛幻太空旅行的一部分。
在電影中,它們通常被描述成為太空中擁有不可抗拒的拉力的黑球,就像真空吸塵器那樣把周圍的所有物體都吸進去。好萊塢會告訴你,如果你靠近一個黑洞,無論你如何掙扎,最終都會被吸進去。現實(假設黑洞存在)卻是截然不同黑洞是脫離理論,特別是愛因斯坦的廣義相對論的概念。事實上,這種觀點的某個版本很早之前就開始出現了。回溯到18世紀,英國天文學家約翰·米歇爾(JohnMichell)就開始思考,如果某個恆星的質量足夠大,它的逃逸速度要遠快於光速時,會發生什麼。
我們都知道,如果你在空間中拋起某種物體,它就會再次落下來。「升起來的還是會落下來」是基本的大眾科學,但是如果你以足夠大的速度拋起某種物體(確切地講,應該說如果超人能夠做到這一點,因為我們都認為超人擁有超自然的力量),那麼它就會逃出地球引力的拉力影響,並且永遠不會再回來,這也就意味著,它的拋出速度至少要達到每秒11.2千米。你經常會發現,人們會因此認為火箭需要達到這個速度才能離開地球的大氣層,但事實並非如此。
當火箭被推向空中時,它是利用發動機的力量來克服地球引力。即使它的速度很慢,它仍然能夠到達太空。逃逸速度只是對拋擲球這樣的物體來說的,這種物體會得到一個很大的推動力,但它在滑行的時候只受到了重力的作用。