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另是遥远恒星和宇宙中散射的无数天体物理事件产生的光子

时间:2021-09-14 12:43 来源:IT之家  阅读量:8926   

据外媒报道,人类世界沐浴在光明之中每秒钟,来自太阳外层的10万亿个光子——,一个天然的巨型热核反应堆——,迅速到达地球的日光表面,覆盖了表面的每一英寸在宇宙的开放空间中,光子几乎无处不在,向各个方向无休止地运动其中一些光子是130亿年前BIGBANG产生的微波残留物,另一些则是遥远恒星和宇宙中散射的无数天体物理事件产生的光子

我们也沐浴在当地人造电磁辐射中我们温暖湿润的身体是一个强大的红外信标在我们的身体中,特殊的化学代谢以热量的形式释放能量,并将光子辐射到环境中如果你戴上对电磁波谱中红外波长敏感的眼镜,你会发现一个光明的世界:你不仅可以看到自己发出的光,还可以看到你的狗,猫,宠物鹦鹉等发出的光甚至那些疯狂拍打翅膀的昆虫也会发光,即使它们的肌肉很小

可是,如果我们观察宇宙,我们可能会发现这种光饱和的状态有些不寻常每当太阳下山,天空变暗,一个关于这个事实的大线索就会出现在我们眼前如果我们生活在一个无限稳定的宇宙中,那么在我们观察到的每个方向上,应该会有许多由恒星组成的星系换句话说,无数的发光恒星均匀分布在宇宙的时空中,由于发光体的照度与距离的平方成反比,一定距离的球壳内发光体的数量与距离的平方成正比,所以夜空应该是无限明亮的

这就是宇宙学中的奥尔勃斯悖论,以德国天文学家海因里希命名奥尔勃斯在1823年的研究虽然奥尔勃斯在数学上很好地描述了这个难题,但他自己没能给出一个很好的答案来解释为什么天球大部分时间都是黑暗的对于奥尔勃斯悖论,美国诗人,作家埃德加在科学上第一个给出了合理的解释艾伦坡在1848年定性地提出,宇宙可能还没有老到足以让天空充满光他认为宇宙在太空中可能是无限的,但是没有足够的时间让恒星的射线以光速——行进到达太空中最远的地方

奥尔勃斯悖论的现代解释包含了一些微妙的描述,但从根本上来说,这些描述主要归因于这样一个事实,即我们并不是生活在一个无尽而不变的宇宙中宇宙不仅年龄有限,而且恒星形成的历史也很复杂此外,宇宙正在经历的膨胀过程稀释了从遥远空间到达地球的光的强度因此,在我们眼里,天球不是均匀明亮的,与我们的日常环境相比,宇宙的大部分都缺少光子

可是故事并没有就此结束,因为恒星的历史上有一些奇怪的曲折,这与恒星最初形成的实际过程有关虽然我们对单个恒星或恒星群形成的基本物理驱动因素和过程有很深的了解,但从星际物质因引力聚集到最终坍缩,科学界似乎对宇宙中所有星系的恒星总数都没有明确的认识

过去30年的研究表明,宇宙中恒星的形成达到了一个活跃的高峰,大约在100亿到110亿年前持续了相当长的一段时间从那以后,虽然一定有新的恒星不断被生产出来,但生产速度已经大大降低了以至于宇宙中绝大多数可能的恒星,——颗左右,已经形成未来,新生恒星的数量将会减少伴随着星系的合并或其他触发事件,这些新生恒星偶尔会短暂波动

可是,还有另一个突出的问题是什么限制了宇宙已经产生和将要产生的恒星数量长期以来,这个问题一直是天体物理学研究的热点之一,尤其是它与单个星系的恒星组成密切相关比如我们现在的宇宙范式就是我们生活在一个暗物质主导的宇宙中,在暗物质宇宙中,最大的星系应该都是最近才形成的在引力的驱动下,不同大小的小系统融合形成了这些星系可是,如果你观察那些质量非常大的星系,你会发现它们往往是由更老的恒星组成的,这表明它们长期处于老态龙钟的状态

对此,天文学家提出了猝灭的概念,即某些事物或过程会抑制或阻止星系中新恒星的形成是的,在如此巨大的规模上,你需要一个极其强大的机制来实现淬火其中,超大质量黑洞是最合理的候选者当这些怪物级黑洞存在于大多数星系的核心吞噬物质时,它们会释放出大量的光子和粒子,填满周围的空间这种向外的能量转移很容易吹走星际气体,否则会冷却下来聚集形成新的恒星

科学家们还没有完全了解这个过程的具体细节可是,一些新的线索表明,超大质量黑洞的质量似乎与其星系中恒星的质量有关这是一个相当令人震惊的发现,因为即使是质量是太阳10亿倍的超大质量黑洞也只有我们太阳系那么大因此,即使一个星系横跨数万光年,它的恒星数量实际上可能与其中心的微小点密切相关

一种解释是宇宙中存在脉冲反馈系统如果黑洞是通过吞噬流入的星际物质——而生长的,新的恒星也是由这些星际物质——组成的,那么在吞噬的过程中,可能会引发一股释放能量的洪流,同时将星际物质推开,从而淬火整个星系的恒星形成,从而保持黑洞的质量和整个星系历史上同步增长的恒星总数

这是黑洞最奇怪的特征之一从某种意义上说,黑洞就像宇宙中的单行道,——空间和时间在黑洞内部扭曲,一切进入事件视界后都无法逃脱另一方面,黑洞也可以为哈勃体积中一些最亮,影响最深远的现象提供能量反过来,这些现象可能在淬火过程中发挥作用,从而大大限制了宇宙中恒星的数量

进而减缓了宇宙中光的积累有句老话说,没有黑暗就没有光明,对于宇宙,我们也可以很有依据地说,没有光明就没有黑暗

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