在无垠的太空中，上演着许多在地面上见所未见的奇观，比如彗星、流星、流星雨等。再比如1994年苏梅克列维9号彗星撞击木星，千年难遇。撞上后，我们在地面用天文望远镜能看到，撞击的后果非常大。它没有坑，它也不是坑，因为木星本身是一个气体球，有一个很大的大漩涡，旋涡看上去是黑的。这是哈雷彗星。76年才回来一次，难得一见，这是1911年回来时看到的，非常壮观。流星雨，这是1833年美国波士顿看到后根据现场所见刻的木版画。比如日全食、月全食，也不是经常见，堪称宇宙奇观。不久前有一次月全食，当时月球红彤彤的，很壮观。但这些都是在太阳系内发生的，规模小得多。今天的奇观是真正的宇宙奇观，我们要把视线引向太阳系以外去。

这些奇观是靠技术的发展得到的。我们在地面建立了大型的望远镜，现在口径最大的可达到10米。还向太空发射了空间望远镜，比如哈勃空间望远镜，可以看到宇宙的边缘，宇宙远到137亿光年之外。

今天讲的奇观是由超新星引起的惊天爆炸，由星云反射的回光幻象，由黑洞制造的冲天烟火，由喷流表演的超速狂飙，由引力导致的重重幻影，由两个星系上演的疯狂牵手的双人舞。有的变化出人意料，奇幻莫测，有的规模空前壮大，宏伟绝伦。

第一个是惊天爆炸奇观。历史上曾有过记录，中国超新星记录非常丰富，有8次记录。超新星都是爆发以后被地面看到。为什么叫超新星？本来这个地方没有星，突然之间出现了一颗很亮的星，最亮的时候白天都能看到，然后慢慢暗下去。持续时间短则几个月，多则几年，历史上都有记载。最近一次超新星在1604年出现。之后400多年过去了，我们再也没在天空看到过超新星。现在天文学家已经掌握了观测技术，有了进一步的理论，但银河系400年以来都没超新星，我们要怎么测超新星？这是超新星遗迹，1054年爆发过。爆发过程我们不知道，我们只能到河外星系，河外星系超新星爆发天文学家能看到。19世纪末以来，天文学家搜寻河外星系的超新星，到本世纪初已经发现了2500个河外星系的超新星爆发。比如1998年在旋涡星系（NGC 3982）有一个超新星爆发。河外星系超新星爆发以后，突然间星的亮度可以达到整个星系的亮度，规模非常大。但这些超新星都在河外星系，离我们实在太远，在几百万、几千万光年之外，爆发细节我们不知道，发现的时候它已经爆发过了。

1987年2月23日，天文学家有幸看到了4个世纪以来地球上能看到的最近的超新星爆发。这个爆发不在银河系，在离银河系最近的河外星系大麦哲伦云。大麦哲伦云离太阳只有16万9千光年（相当于银河系直径的两倍）。这个星云不大，质量只有银河系的5%，属于不规则星系。这是大麦哲伦云信息的照片。在大麦哲伦云爆发的超新星被称为1987 A，因为1987年发现的。天文学家对它开展了从射电波到γ射线的全方位的观测，获得了非常丰富的资料。这个是前所未有的近，相当于只有两个银河系的直径那么远。发现它的前身星是蓝超巨星，在超新星爆发以后产生了非常奇特的三环结构。两个大环比较淡，中间的小环比较浓，以前从来没看见过。哈勃空间望远镜在它爆发以后几年连续拍它的过程中，发现在它的周围有一个发光的气体环，直径1光年，前身是被抛射出的恒星包层。在爆发后的最初几小时里，包层因为受到强烈的紫外辐射发光，产生了三环结构。

当包层膨胀并逐渐变暗的时候，爆炸的冲击波还在不断地撞上抛出物，使环看上去像30到40个珍珠。哈勃空间望远镜从1994年9月24日到2003年11月28日9年多不断地、连续地观测这个超新星发展的过程。边上一圈像珍珠项链，一点点的，有一点特别明亮。这是爆炸以后外边的包层。中心坍缩以后成为一个致密性，当时温度非常高，强烈地辐射，特别是紫外辐射照亮周围的物质。最后包层不断膨胀，成为星云。1054年的蟹状新云就是这样形成的。哈勃空间望远镜使我们能够看到它演变的过程。

第二个是回光幻象奇观。2002年1月哈勃空间望远镜拍摄到银河系边缘的一颗变星麒麟V838（因在麒麟座故名）的爆发。这不是超新星爆发，只是局部的物质爆发，为什么会爆发？可能原来是双星，有很小的星绕着它转，结果它吞下了这个星以后加剧了内部的核反应，再产生局部的爆发。它爆发以后看上去好像有个气壳。这是哈勃空间望远镜拍的照片。2002年5月20号麒麟V838刚刚开始爆发，9月2号外壳膨胀，10月28号越来越大，12月17号更大。2004年2月8号，外壳开始消散，到10月24号，外壳消散。这个过程大概两年半，从爆炸开始，然后逐渐消散。

两年半边能够看到爆炸以后的外壳散掉，非常令人难以理解。通常在一个天文学家的一生乃至几代天文学家的时间跨度上，难以看到天体在形状和尺度上发生如此显著的变化。如果这颗恒星在爆发后，果真在周围产生了一个巨大的气壳，那么这种情况有些类似于行星状星云。银河系里行星状星云很多，它也是爆发的产物，外壳会不断地消散。这个消散要经历几万年、几十万年，不可能短短两年半就消散。

宇宙这位魔术师给我们表演了一次幻象奇观，天文学上叫回光。在这颗变星后面和周围的星云，直径可达到几个光年，哈勃空间望远镜把它的爆发过程拍了下来。它一爆发产生强烈的光，这个光照到星云上，星云像一面哈哈镜，能像镜子一样反射照向它的光线。

所以变星爆发外面的外壳不是气壳，还是它本身，只不过经过星云反射以后把它的形态歪曲了，像一个气壳。爆发过程不会很长，两三年就结束了，之后气壳也没有了。当这个变星爆发的时候，一部分光线向我们射来，哈勃空间望远镜发现了它的光亮剧增，另一部分光线向后面和周围的星云照去。星云把它反射了。星云反射的光线也被哈勃空间望远镜接拍到了，看上去像一个气壳。到爆发结束以后，这个气壳也就没有了，所以哈勃同时是变星本身又是哈哈镜反射的看客。回光产生的原理跟回声一样。光线反射后到达我们这里，有时可历时好几年，所以变星是做了一次局部的爆发，并没有喷发出气壳，后来看到的气壳实际上是一种幻象，并不是真的。

第三个是冲天焰火奇观。天文学家在太空中发现有些星系有很强的射电辐射，它们的辐射源同时有3个，中间一个比较小，旁边两个相当大。星系中心附近有一个小的射电源，而在星系本身之外两边很远的地方有两个称为射电瓣的大射电源，宽度达数万甚至数十万光年。它们跟星系中心连成一条直线，可能相距数十至数百万光年。天鹅A是这类星系的一个典型例子。它是天鹅座里最早发现的也是最强的射电源。天鹅A除了用射电望远镜能够接收到它的辐射外，本身又是一个能用普通望远镜看见的“光学星系”，离银河系是7亿3千万光年。它的辐射功率比银河系强1000万倍。

美国的甚大阵（Very Large Array，VLA）是由27面射电望远镜组成的大型射电望远镜阵列，称为综合孔径射电望远镜，能把探测到的射电波成像。VLA对天鹅A的观测得到了这个星系以及射电瓣的清晰的像。这是用VLA拍下来的射电像，它的无线电波也可以成像，成像以后变成这样。中间小的亮点是星系核，这个星系本身比这一点稍微大一点，中间的核特别明亮，辐射特别强。这两个瓣离星系核非常远，对天鹅A来说，两个瓣最远段离开星系核是50万光年，远端非常明亮。远端为什么明亮？是两个瓣喷射物质。喷出来以后，速度非常高，接近光速向外喷流，力量非常强，把大量的星系物质压缩，同时加温，两端加速得最厉害，温度最高，所以特别明亮。宽度的话可以到几万光年。这是美国的VLA综合孔径射电望远镜，在新墨西哥州，总共有27台，像Y形一样，每一边有9台望远镜。天鹅A的两个射电瓣跟光学星系距离17万光年，瓣的直径是5万光年。这两个射电瓣实际上是由从星系喷射出的物质形成的，每个射电瓣都是具有磁场的高能电子云，并且在不断地向前移动，远离中央星系。它们的前端深入星系空间，把巨量的星系物质压缩，产生剧烈的碰撞，在前端形成热斑，产生从射电波到X射线的强烈辐射，所以它们也是强X射线源。美国有一个空间望远镜，专门探测X线辐射，叫钱德拉X射线天文台，也拍到了它的X射线像。这是天鹅A中心星系核里的X射线像。

现在普遍认为在星系的中央有一个高速自转的超大质量黑洞，其质量可达到上千万以至几亿个太阳。这是示意图，可以想象在星系的中间有一个黑洞。黑洞引力非常强，把周围的物质吸引过来，但是这些物质不是直接掉进黑洞，因为这些物质都在旋转，远处的物质掉进黑洞时，一边向下掉，一边在旋转，旋转速度接近光速，而且物质密集，相互碰撞也产生高温。这是吸积盘，吸积盘的物质在高速地运动，温度非常高。高温，它就电离，产生带电粒子。这些带电粒子在做圆周运动的时候，又产生强烈的磁场。这个磁场把物质引向两个磁极，就是黑洞两端跟吸积盘垂直的方向，形成喷流。

它吸引的物质不会直接掉到黑洞，这些物质以极大的速度盘旋地掉下去，这个速度可以接近光速。这些物质在黑洞周围越来越多，形成一个盘，叫吸积盘。吸积盘的物质在高速运动下，被加温到几百万度，甚至上千万度，会产生从无线电波到γ射线的全波段电磁辐射。吸积盘的物质还会产生强烈的磁场，因为它全是电离子，无数带正电的原子核和带负电的电子在掉进黑洞之前，向磁场的两极集中。这些离子以接近光速的速度向与吸积盘垂直的两端喷发，形成双极喷流，因为它向两端、向外喷，上演了宇宙焰火的奇观。

这是示意图。中间有黑洞，这是吸积盘，这个线表示磁力线、磁场的分布，带电粒子不管是正电还是负电，如原子核带正电，电子带负电，都会在磁场作用下向两极集中，然后向外喷发。动力来自超大质量黑洞，质量实在太大，一般在几千万个太阳到几亿个太阳。三个射电源，中间射电源是吸积盘，在星系中心以及黑洞周围的物质，旁边两侧的两个大瓣是它喷射出来的。