女座星云的核心地方，而在这个地方以前是没有这颗星的。恒星有时发亮，然后又暗下去，这在当时已经不是什么新鲜事情了。这个现象我们将在以后讨论。这里引起人们注意的是，它好像是属于仙女座星云里面的一颗星。1920年曾轰动一时的，也就是今天被叫做旋涡星云或星系的，实际上是由几亿颗恒星所组成。这些恒星距离我们非常远，使得它们的光几乎在所有望远镜中呈现为云雾状的光幕。只能在最大的望远镜中才可以将仙女座星系分解为单颗的恒星。这已在绪论中讲过。仙女座星系距离我们这么远，使得光线从它到我们这儿要走200万年。所以哈特维希在1885年8月31日所看到的已是200万年以前所发生的。虽然这颗星距离我们很远，但它还能亮到几乎用肉眼就可以看见，说明它在发亮以后所辐射出的光比太阳亮100亿倍。因此哈特维希看到的是一次从来没有过的亮度大爆发。它比人们偶然观测到的并称为新星现象的发亮要强得多。今天人们把哈特维希在仙女座星云中所发现的叫做超新星。哈特维希不久就离开了塔尔图，并接受了一个新任务。在班贝格有一位富裕的公民卡尔·雷迈斯（KarlRemeis）去世，他将一笔相当的财富40万金币捐赠给城市，条件是要建设和维持一个天文台。哈特维希接受了这个计划，并领导了这个研究所直到20年代。
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1954年沃尔夫冈·施特罗迈尔（WolfgangStrohmeier）接替了班贝格天文台的领导。我是他的助教。当时我们曾查阅研究所过去的来往信件。其中有两封是在第一次世界大战期间寄给哈特维希的信。一封是来自一位过去就和哈特维希有通信往来的年轻的士兵汉斯·金勒（HansKienle，1895—1975）。这是一封灰心失望的信，因为这位年轻人唯一的希望是能成为天文学家，然而他在一次爆炸后几乎失明，躺在医院里耽心他会瞎掉。他后来领导了哥廷根天文台，并且成为许多著名天文学家的老师：路德维希·皮尔曼，奥托·黑克曼（OttoHeckmann），马丁·史瓦西和海因里希·西登托普夫（HeinrichSiedentopf）是其中的几个。第二封信是来自图林根的松纳贝格的一位年轻人。他也是想成为一位天文学家。可是他的父亲让他离开中学去读一个商业学校，以便承接父亲的工厂。但是战争使这个工厂倒闭了，年轻人感到自由了，并向哈特维希请求工作。只要允许他到天文台工作，他甚至准备一段时期不要薪金。哈特维希收下了他并给他资助。这位业余天文爱好者后来补上了中学和大学。他就是库诺·霍夫迈斯特（CunoHoffmeister，1892—1967），后来是松纳贝格天文台的建造者。正是根据他在1942年对一颗彗星的观测皮尔曼才发现了太阳风。在库诺·霍夫迈斯特所发现的数千颗变星中，有两颗曾经轰动一时。一颗是蝎虎座BL，这是一类距离很远并且是在星系中的天体，然而当时人们完全不知道这一点；另外一颗我们以后还要讲到，它已成为X射线天文学中最美丽的天体之一。不过库诺·霍夫迈斯特已不知道这一点。再回到哈特维希的超新星。如果在仙女座星系中有一颗超新星发亮，那么必然可以期待在我们本身的银河系中也一定会有的。在银河系中曾经有过一颗超新星吗？历史上曾经有过这样的现象吗？要将超新星现象和以后我们还要说到的一般相对平稳的新星现象区分开来是非常困难的。因为如果有一颗新星在距离我们很近的地方发亮，那么它在天空中可以比一颗距离我们很远的超新星要亮得多。今天我们知道，在我们的银河系内新近至少有两颗超新星出现过。1572年著名的第谷·德·布拉赫（TychodeBrahe），他在仙后星座中观测到一颗亮星。约翰内斯·开普勒（JohannesKepler）在1604年记叙了在蛇夫星座中出现了一颗很亮的星，经过一定时间后它又消失了。这两颗星都是超新星，和哈特维希在仙女座星系中发现的大致相似。今天我们知道，在超新星现象中恒星以爆炸方式发亮，并且将大部分物质抛到空中去。在银河系中可以找到许多地方，那里的气体物质以很高的速度飞开。我们推测，在这些地方很久以前发生过超新星爆发，现在还能看到爆炸云的遗迹。它们之中最有名的是在金牛星座中。蟹状星云和中国—日本的超新星在金牛星座中有一个小的星云，它和仙女座星云不同，是由弥漫的气体
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物质组成，而不是由单颗恒星组成。人们称它为蟹状星云（见图7…6），气体物质以很快的速度飞散开，有些部分互相离开的速度达到每秒几千公里。由于知道了星云的大小和气体物质互相离开的速度，于是可以反算出爆炸发生的时间，这样算出的结果是发生在公元1000年左右。在公元1000年人们是否在金牛座这个地方看到了什么？确实，中国和日本的记载都描述了1054年在现今蟹状星云所在的地方有一颗很亮的星发光。这颗星非常亮，以致于有两个星期之久可以在白天看到它。这个现象就是一颗超新星。有关这个现象在欧洲似乎没有记载。每当我得到一本历史书时，我都要看看在1054年发生过什么事情。这样我知道了在这一年中的许多事情。例如在一年中有什么人去世，而这些人我过去从不知道。但是有关使人激动的天体现象却一点也找不到。很难使人理解，一个给人如此深刻印象的事件却没有在任何一本编年史中被记载。也许是当时天空的变化我们不感兴趣，或者是欧洲一连14天都是坏天气①。在超新星现象中好像是整个恒星爆炸并将它的物质，至少是大部分物质抛到空中去了。这颗恒星是否就消失了，还是能留下点什么？1968年人们找到了这个问题的答案。我们将在下章中叙述，但在这之前我们先简短地研究一下被吹到或被抛到空中去的物质。物质脱离恒星后的命运我们银河系内的空间并不是空的。在恒星之间有气体物质和尘埃物质存在。在第12章内我们将会看到，新的恒星会由它们形成。有一部分气体可能是一开始就存在于宇宙里，当由它们形成恒星以后，又将物质送还到宇宙去。星际介质和由恒星飞出的气体混合起来。在演化后期的恒星的星风中，通过凝聚可形成尘埃颗粒，例如北冕座R星就发射出黑云，这黑云使它的光变暗。在空间的气体原子会聚集到尘埃的颗粒上，形成一层坚固的外壳。这样使尘埃颗粒不断地长大，直到它们又被破坏为止。被破坏的原因部分是由于它们在一颗热星的附近而被蒸发，部分是由于它们被宇宙线中的高能粒子所击中，或者是由于它们互相之间的碰撞。由于有恒星物质的飞人，使星际物质的化学成分不断变化。恒星内形成的重元素不断注入到星际物质中，因此星际物质的化学组成基本是由恒星决定。而在星际物质中又会产生新的恒星。正如我们将在第11章看到的那样，当超新星爆炸时，星际物质中的重元素会强烈增多。因为这时有特别多的演化物质被射到空间中去。超新星爆炸时粒子以巨大的速度飞出去，使得它们很快就充满银河系的空间。这些就是在宇宙中和在地球表面都可以找到的宇宙线粒子。直到1968年我们才知道，在一次超新星爆炸中除了空中散开的发亮气体云和宇宙线以外，还有另一种天体被遗留下来。
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8．脉冲星不是脉动天体1968年2月，英国刊物“自然”杂志发表了一条激动人心的消息，以至全世界的报纸都来报道，说是安东尼·休伊什（AntonyHewish）在剑桥领导的一个研究组宣布他们收到了来自宇宙空间的无线电信号。剑桥启用新型射电望远镜第二次世界大战结束后，射电天文学蓬勃发展。宇宙气体，特别是恒星之间的星际物质，能在射电波段发出和吸收辐射。宇宙射电辐射能像光线那样穿透地球大气层，能为人们在地球表面接收宇宙信息开辟光线以外的新渠道。它不仅为探查我们这个星系中星际物质的情况提供线索，而且我们还能够接收并研究来自别的星系中气体物质的射电辐射。这种辐射特别强的星系被称为射电星系。这种射电辐射受到由太阳经行星际空间外流的物质，也就是前一章讲到的太阳风的影响，会产生一种随时间起伏的现象，这有点像地球大气层中的气体使星光闪烁跳动那样。为了研究由行星际物质引起的这种起伏现象，60年代在剑桥开始建造一台新型的射电望远镜。在面积2公顷，可容纳57个网球场的土地上建起了2000多面天线。由于要用这个天线阵研究太阳风引起的射电强度的起伏，要求接收装置能够识别射电强度的快速变化。当时的射电望远镜都达不到此要求，故专门设计了这架能发现快速变化的脉冲信号的射电望远镜。因为这座庞大的天线装置不能移动，只有利用各个天区随周日运动依次进入天线视场的现象进行逐条扫描，来观测记录天体的辐射。1967年7月这台设备正式投入使用，开始观测。接收波长约为3。7米，射电强度的记录昼夜不停。每星期观测七个天区的记录纸带长达210米。寻找的是本来均匀发射，但由于透过太阳风而“闪烁”的射电源。用望远镜观测且担任繁重记录处理的是博士研究生乔斯琳·贝尔（JocelynBell），她所巡查的是随地球自转而扫过这射电望远镜视场的天体射电强度的快速起伏。乔斯琳·贝尔的回忆九年后，乔斯琳·贝尔已是伯内尔（Burnell）夫人，在一次饭后谈话中她回想起当年在剑桥跟休伊什攻读博士学位的情景。她必须仔细查看从自动记录装置送出来的没完没了的纸带并写出汇报。根据前30米，她就能将受太阳风影响而闪烁的射电源和来自地球的无线电干扰区分开来。“巡查开始后6或8个星期，我就发现有时候记录曲线上会出现某种异象，它
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既不像一个闪烁射电源，也不像人为的无线电干扰。我还想起来，在同一天区的观测记录上，以前就见过一次这种异象。”贝尔小姐本来打算探究下去，但是由于别的工作而搁了下来。到1967年近10月底，她才有机会再度寻找这种现象，并且试图用更高的时间分辨率把它记录下来，结果却是踪影全无。直到11月底，她才把它又找了回来。■“记录纸带在笔尖下徐徐移过，我看得出这种信号是由一系列脉冲所组成；我又觉得这些脉冲好像是等时间间隔的，当我从观测仪器中把纸带1一取出来，这种猜测马上就得到证实了。相邻脉冲的时间间隔是1秒（见3图8…1）。我马上告诉了在剑桥的托尼·休伊什，他当时认为这种脉冲只能是人为的现象。这在当时的具体条件下还有相当道理。不过我不知怎的总有点不明白，何以见得这不是来自某一星体呢？由于这件事毕竟吸引住了他，第二天，正当该射电源通过望远镜视场的时候，他来到现场并幸运地目睹了那些脉冲。”既然每当同一天区通过望远镜视场，这种信号就会重现，这信号显然不是来自地球。另一方面，脉冲看起来又那样像是人为信号，莫非这是另一个文明世界的人们所发？可是，如果说信号来自围绕①另一恒星运转的行星，却又不对。“将近圣诞节，为了和托尼·休伊什谈谈，我闯入了正在讨论如何公布这件奇事的高级会议会场。我们不敢相信收到的是来自另一文明世界的信号，但这种猜测倒是有过，我们也还没有证明那确是自然界产生的射电辐射。如果有人确信已经在宇宙某处发现了地外生命，那么发现者就面临一个很有意思的问题，就是如何做到认真负责地去公布发现结果，首先应该告诉谁？这天下午我们并没有解决这个问题；我十分困惑地回了家。我本来应当写我的博士论文，可不知从哪里冒出来这些个稀奇小绿人，偏偏挑中了我的天线连同我的观测频率，愣要和我们联络通讯。进了晚餐提了神，我回到实验室又去分析观测纸带。在实验室将关门前，我查看了一处截然不同天区的观测记录。在受到强射电源仙后A影响的一个所在天区我又找到了这种异象。我立即去翻寻这一所在天区以前的记录，果然也有所获。这时实验室马上就要关门，我只好走，但我想到，这个天区一清早就要通过望远镜视场，于是几小时后我又奔赴天文台。当时天气严寒，望远镜连同接收机系统内有什么部件冻坏得相当厉害。当然，情况向来如此！可是我照样启动开关，又诅咒又呵气，仪器居然正常运转了足有5分钟。就在这关键的5分钟间，异象又以一串脉冲的形式出现，不过这一回的相邻间隔是1。2秒。我把观测记录放在托尼的桌上，离开天文台过圣诞假期去了。可又来了更惊人的好