从球状星团内部看夜空，那会是一番什么样的景象？

在那个拥挤着无数恒星的地方，任何一颗行星的天空上可能都挂着好几颗“太阳”，几乎没有夜晚。如果有一天夜晚突然降临，那里的人们会看到什么？

科幻作品中的印象

从球状星团内部看夜空，那会是一番什么样的景象？自从17世纪天文学家第一次发现了M22（人马座中的一个球状星团），人们就对这个问题产生了浓厚的兴趣。球状星团是一种由大量恒星组成的、外貌像球形的星系，其星团里的恒星平均密度比太阳周围的恒星密度高数十倍，而它的中心附近的密度则要高数万倍。因此球状星团里的恒星都被彼此的引力紧紧束缚，高度集中在很小的区域内。当夜幕降临时，那里必将上演一场星光璀璨、宏伟壮观的演出。

●距离模拟球状星团中心33光年处的夜空

科幻作家艾萨克·阿西莫夫没有放过这个好题材，在《夜幕降临》（科幻名篇，被许多读者推举为有史以来最优秀的科幻作品）中，阿西莫夫对此进行了生动的描写。小说中虚构了一个有人类居住的行星“拉格什”，它身处由六颗恒星组成的多星系统中。这六个“太阳”始终至少有一个悬在空中，所以”拉格什”一直处于白昼的状态，行星上的居民从不知道黑暗的存在，也从未见过恒星系统之外宇宙中其它的星辰。

但是，“拉格什”星球上的天文学家发现，在“拉格什”所处星系的附近还有个不发光的天体，每隔2049年，当它运行到某个位置，而”拉格什”的天空上又恰好只有一个太阳的时候，会造成日全食，前所未见的黑夜降临了。

当地的居民并不习惯日夜更替，在他们眼里，夜晚成了世界末日的象征，人们开始陷入恐慌和骚乱。阿西莫夫写道：“窗外，星星在闪闪发光。那不是我们地球上肉眼所看到的发出微光的3600颗星星——‘拉格什’处于一个巨大星团的中心。3万颗耀眼的星星，撒下漫天的光芒。那冷漠的光芒比刮过这阴冷、可怕、凄凉世界的寒风更令人颤栗。”

科幻小说中的描写固然精彩，但严谨的科学家们并不满意这种缺乏科学依据的假说。即使拥有六颗恒星的多星系统真的存在，由于恒星之间复杂而巨大的引力影响，“拉格什”几乎不可能维持稳定的周期性轨道，因而也不可能为生物进化提供合适的环境。实际上，科学家们认为阿西莫夫的设想是不存在的，小说里的那种环境只是一种科幻的虚构。

那么，从球状星团内部看到的夜空，真实的情况应该是什么样子的呢？为了给出更加有说服力的答案，加拿大麦克斯特大学的科学家们创造了一个虚拟的类地行星（在本文中我们暂且也称之为“拉格什”），将它放置在同样虚拟的球状星团内部，然后对球状星团的演化过程做了动力学模拟，看看会有什么样的结果。

“拉格什”所处的球状星团

为使模拟符合实际，科学家们先要确定什么样的球状星团里最有可能产生像“拉格什”这样的行星。

首先，模拟中的球状星团，除氢和氦以外的重元素的含量必须要高。因为科学家对系外行星的研究表明，恒星的重元素含量越高，周围出现行星的概率就会越大，恒星系统需要重元素来建造岩质行星。所以，科学家们会优先考虑拥有重元素含量高的恒星的球状星团。

●距离模拟球状星团中心8.2光年处的夜空

其次，科学家们对恒星提出了要求。能够拥有“拉格什”的恒星必须是安静、稳定的，这要求它们处于主序星阶段（即恒星的“壮年”时期），可以像太阳那样赐予智能生命进化所需的舒适环境。幸运的是，这一条件非常容易满足，因为科学家们发现球状星团中的恒星大部分都是处于主序星阶段。

第三，要让一个类地行星驻留在球状星团内，这是另一个更需要科学家们费一番脑筋的事情。在致密的球状星团中，由两颗恒星组成、位置看起来非常靠近的双星系统和更大的多星系统是很常见的。本来在双恒星系统中，行星就已经很难有稳定轨道了，那么让一颗行星围绕多颗恒星运动的情况（阿西莫夫小说中的情形）更加不可能出现。因此，“拉格什”只能有一个太阳。

此外，行星与恒星的距离也要非常的讲究，如果太远，行星会非常的寒冷，难以产生生命，也很容易被其他恒星拉走；如果太近，行星就会被烤焦，变成像我们太阳系里的水星那样。所以，它要与恒星保持适中的距离，以保证液态水和生命的存在。

进驻杜鹃座47

带着上述的“标准”，科学家首先在我们的银河系中寻找满足条件的球状星团。

还好，在我们的银河系中大约有160个这样的星团，它们大都是宇宙大爆炸后出现的第一批恒星系统，这些球状星团绕着银河中心转动，其中一部分球状星团处于比太阳系更靠近银心的地方；另一部分处于遥远的银晕甚至更远的银冕中，最远的球状星团已处于银河系外围，与银心的距离可达33万光年，它们每10亿年绕银心转动一周。因此，在银河系就可以找到适合模拟的球状星团。

最后，科学家找到了杜鹃座47，并以它的结构和位置建立了球状星团的模型。杜鹃座47深藏于南部天空的杜鹃星座，它是银河中重元素含量比较高的球状星团的典型，同时也是天空第二亮的球状星团（最亮的是半人马座ω），所以这个模型非常符合《夜幕降临》中的描述。

科学家在自己模拟的球状星团模型中加入了57万颗不同质量的恒星，他们先将这些恒星混合起来，然后用标准的恒星演化程序处理，让它们演化120亿年（当然是计算机程序设定的时间长度），得到数量比例合理的主序星、红巨星、白矮星以及中子星。

模型中的球状星团将会花费1亿年的时间绕银心运转一周，这对于生命进化来说是足够充裕了。在这个星团里，“拉格什”的“太阳”将会沿着一种扁的椭圆轨道绕星团中心转动，椭圆的短半轴还在球状星团内，但长半轴已冲出球状星团，到达超过星团半径4倍以外的地方。由于“拉格什”的“太阳”的轨道周期大约有100万年，所以如果行星上的居民有着历时长久的文明，当“拉格什”朝着星团外部移动或者再次返回到星团中心的时候，他们能够记录下夜空外观有规律的周期性变化。

危险的中心区域

科学家们将“拉格什”及其“太阳”放在了星团的中心区域，在那里做出第一张球状星团的夜幕照片。在照片中，恒星根据其表面温度的差异显示出不同的颜色。

在球状星团的中心区域，刚刚脱离主序星的红巨星比较罕见，它们显示昏暗的深橙色，一些尚未充分演化的亚巨星则显示黄色，大量的处于主序星的恒星显示出明亮的白色。

在球状星团的中心，每立方光年内会有上百颗恒星，这里的恒星密度是太阳系附近区域的数千倍。然而，“拉格什”与最近邻的恒星的距离仍然是比较远的，大约有0.05光年，这差不多是太阳系外缘奥尔特星云与太阳的距离了。所以，即使“拉格什”的邻居中有红巨星，它们在夜幕下也很难被“拉格什”居民辨认出来——布满夜空的恒星大都是耀眼的白色主序星。“拉格什”的居民将会看到13万颗恒星，其中有1万颗恒星是一等星，相比之下，我们地球的天空中只有21颗一等星。另外，“拉格什”居民还会看到奇特的形状模糊的纹理——这是由致密的恒星聚集形成的。

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●模拟球状星团中心位置处的夜空

虽然球状星团中心存在很多空旷的地带，但“拉格什”却不是进行天文学观测的好地方。在这里虽然能看到银河，但是却很难加以研究，白天不说，即使夜晚，天空也实在是太亮了，这里的平均亮度是地球满月时的20倍，无法用光学望远镜来观察，所以科学家们只能使用视野小同时又带有滤光功能的望远镜。射电望远镜和X射线望远镜可以看到球状星团外边，但是由于缺少可靠的光学望远镜观测的图像作参考，因此，所得到的复杂信号是非常难以分析的。

在球状星团的中心区域，生命处于危险之中。周围的恒星会扰乱“拉格什”的轨道，甚至将它从它的“太阳”那里夺走。巨型球状星团的核心附近通常会出现几十个每秒旋转上百次的脉冲星、X射线双星、黑洞这样的暴力天体，如果它们靠得很近，“拉格什”会暴露在高能射线辐射中，或者被黑洞吞噬——球状星团的中心区域不是一个宜居的地方。

“郊外”的风景更好

幸运的是，“拉格什”和它的“太阳”大部分时间内会处于球状星团的外层。当“拉格什”来到离星团中心8.2光年的地方，科学家们做出了第二张照片，这里的风景与第一张已经有明显的不同了。此时“拉格什”仍处于星团的内部，但已经移出了恒星最致密的区域。模型中恒星数量随着离开星团中心距离越来越远而逐渐减少。由于附近的恒星减少，视野变得开阔起来。夜空中最明亮的仍然是球状星团的恒星，但是银河系的银盘和银盘中心隆起的核球已经隐约可见了。

再往外一点，“拉格什”来到了最好的位置。在距离球状星团中心33光年的地方，科学家做出了最漂亮的一张照片。这时在天空中可以同时看到银河系的银盘和球状星团的中心，壮丽的景象令科学家们陶醉不已，这毫无疑问是研究天文的最完美的位置。

这里已经非常适于做天文学观测了——在“拉格什”的夜空可以看到银河系的大半个银盘了，而且在球状星团里也很少有星际尘埃遮挡天文观测，总体条件是优于地球的。但是也存在一个缺点，这里是银晕，而形成恒星所需的星际尘云大多数位于银河系的银盘中，所以在银晕这里很难观察到恒星形成的初始阶段。

最后，让我们回到最初的问题，在球状星团看夜空，会有什么样的景致？这取决于我们的位置。在某些方面，阿西莫夫的小说所描述的夜空和科学家的模型所显示的是非常一致的，但如果想要亲临那令人陶醉的夜幕，我们恐怕不可能做到了。