| 沙漠之虎 | 2021-07-29 10:14 |
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科学家根据现代物理学和天文学,建立了关于宇宙的现代科学理论,称为物理宇宙学.可以被我们观测到的时空部分称为"可观测宇宙"、"可见宇宙"或"我们的宇宙".宇宙大约是由4%的普通物质,23%的暗物质和73%的暗能量构成.那么这些物质有什么神奇之处呢 1.暗能量是什么? 20世纪20年代，天文学家爱德文?哈勃发现宇宙并非静止不动，而是不断膨胀的。1998年，哈勃太空望远镜对遥远超新星进行研究，发现宇宙在很久以前的膨胀速度低于现在。 这一具有突破性的发现让科学家陷入困惑之中，他们长久以来一直认为物质的引力逐渐减缓宇宙的膨胀速度，甚至能够导致宇宙收缩。对宇宙加速膨胀进行解释促使科学家提出暗能量理论，正是这种能量导致宇宙加速膨胀。  暗能量 科学家认为暗能量在宇宙中的比重达到近73%，并且难以捉摸，科学家一直未能直接观测到它的存在。科学作家阿德里安?乔表示：暗能量可能永远不会暴露其本来面目。不过，科学家仍比较乐观，认为通过研究能够揭示暗能量的起源。2.暗物质是什么? 20世纪六七十年代，天文学家假设宇宙的质量可能超过可观测的质量。华盛顿卡内基研究所的天文学家沃拉?鲁宾对星系内不同位置的恒星速度进行了研究。 发现处于星系中央的恒星速度几乎与外侧恒星的速度没有任何差异。这一发现似乎有悖于基本的牛顿物理学定律。按照牛顿的物理学定律，星系外侧的恒星速度应该更慢。 天文学家用一种看不见的质量解释这一现象，也就是暗物质。虽然看不到，暗物质也拥有质量，研究人员根据其对正常物质产生的引力推断暗物质的存在。 据信，暗物质在宇宙中的比重为23%左右，只有4%的宇宙区域由正常物质构成，包括恒星、行星和人类在内。  暗物质 阿德里安表示：科学家仍不知道暗物质是什么。几年内，物理学家有可能探测到暗物质粒子。不过，即使有望在不久后发现暗物质粒子，天文学家也无法在短期内确定这种神秘物质的特性。3.消失的重子哪去了? 暗能量和暗物质构成了大约95%的宇宙，正常物质仅构成余下的5%。然而在正常物质中，也有超过一半消失踪影，它们的去处成为不解之谜。 所谓的重子物质构成了质子和电子等粒子，这两种粒子在宇宙可见物质中占相当大比重。 杂志特约撰稿人尤希吉特?巴塔查尔吉表示：在对从早期宇宙到现在的重子数量进行计算时，天文学家发现重子数量神秘减少，好像重子在宇宙演变史上稳定消失一般。  消失的重子 据天体物理学家推测，消失的重子物质可能存在于星系之间，被称为温热星系际介质。寻找消失的重子仍旧是天文学家首先要揭开的谜团之一，因为对它们进行观测有助于科学家了解宇宙和星系的结构如何随时间推移发生变化。4.恒星如何发生爆炸? 当大质量恒星耗尽燃料并走向死亡时便会发生大爆炸，也就是形成超新星。超新星爆炸的亮度可在短时间内超过整个星系。 科学家对超新星进行了多年研究并用电脑模型模拟，然而这种爆炸如何发生仍困扰着天文学家。  恒星 巴塔查尔吉表示：最近几年在超级计算机领域取得的进步允许天文学家对恒星的内部状况进行模拟，以便进一步了解恒星爆炸的机制。不过，很多细节仍是一个未知数，例如爆炸如何发生，又与哪些内部因素有关。5.宇宙射线来自何处? 宇宙射线的来源一直困扰着天文学家，他们用了一个世纪时间研究这些高能粒子的来源。宇宙射线是带电亚原子粒子，主要包括质子、电子以及基本元素的带电核。 在从银河系其他地区进入太阳系后，宇宙射线的移动路线会因太阳和地球磁场的影响发生弯曲。  宇宙射线 不过，这些奇异粒子的来源仍旧是一个不解之谜。杂志的丹尼尔?克莱里表示：在对宇宙射线进行了长达一个世纪的研究之后，来自宇宙的绝大多数能量仍非常神秘莫测，科学家仍需进行多年的研究，才有可能揭开它们的神秘面纱。6.宇宙如何再离子化? 大爆炸理论是被普遍接受的宇宙起源和演化理论。根据这一理论，宇宙诞生于大约137亿年前，最初是一个温度和密度极高的点。 130亿年前的早期宇宙阶段被称为;再离子化时代，在这一时期，早期宇宙的氢气雾被清空，第一次对紫外线呈透明状态。 科学作家埃德温?卡特里德奇表示：在大爆炸后大约40万年，质子和电子平静下来，相互吸引，最后进入中性氢原子。突然间，此前散射电子的质子在宇宙中自由穿行。;  宇宙 几亿年后，电子被原子剥离。卡特里德奇说：宇宙的膨胀让质子和电子处于分散状态，新的能量源让它们再次结合在一起。粒子汤同样被冲淡，绝大多数质子能够在不受到阻碍的情况下移动。因此，宇宙内的绝大多数物质变成可以传输光线的离子化等离子体，一直存在至今。 7.日冕为何拥有惊人温度? 太阳的超热外层大气层被称为日冕，温度在50万℃-600万℃之间。克尔表示：;研究太阳的物理学家一直无法理解太阳如何为日冕补充热量。 在发生日全食时，黑暗的太阳外围是银白色的光芒，像帽子一样扣在太阳上，这个帽子就是日冕。; 天文学家认为，日冕的热量与可见日表下方的能量有关，能量在太阳磁场内处理。不过，加热日冕的详细机制仍旧是一个未知数。  日冕 克尔说：对于磁场如何输送能量，科学家正在进行激烈讨论，能量在抵达日冕后如何积聚更是一个更让人感到困惑的谜团。8.太阳系为何如此怪异? 我们所在的太阳系拥有一系列特征：处在最内侧的四颗行星均拥有多岩外壳和金属核心，外侧的四颗行星却彼此相差甚多，每一颗都拥有独有的特征。科学家一直对行星形成过程进行研究，希望了解太阳系如何形成。  太阳系 银河系有数千亿颗恒星，围绕中心旋转，并有两个旋臂。是什么力量促使数亿颗恒星绕银河系中心旋转?天文学家想象：银河系中心必然存在一个超大型黑洞....了解宇宙如何运行,黑洞为宇宙中心？ 银河系有数千亿颗恒星，围绕中心旋转，并有两个旋臂。是什么力量促使数亿颗恒星绕银河系中心旋转?天文学家想象：银河系中心必然存在一个超大型黑洞。 为观测银河系中心黑洞，天文学家在智利莫纳亚克山上建了一个直径9米的红外线望远镜，科学家历经15年，拍摄数千张银河系中心的照片，经过分析发现在银河系中心有个恒星团，几十颗恒星围绕中心高速旋转，速度高达每小时几百万公里。因此断定银河系中心确实存在一个巨大黑洞。并且发现宇宙中的所有星系都在围着黑洞运行。包括太阳，月亮，火星，甚至是整个银河系都是围绕着黑洞转。星系越大，星系中心的黑洞越大。仙女座星系黑洞比太阳大1.4亿倍。M87黑洞是太阳的200亿倍。 可以说黑洞是整个宇宙的中心，宇宙的所有星系都是围绕着黑洞运行的，黑洞就如同一个巨大的漩涡，可以将任何物质吸进去。包括整个银河系，而目前科学家们对黑洞的了解还少之又少，希望未来的科学家们能解开更多宇宙之谜。 了解宇宙如何运行 1、恒星 恒星由宇宙尘埃、气体和星云等物质、暗物质和暗能量组成。 星云是恒星的摇篮。宇宙初期有数百亿个尘埃星云，如马头星云、鹰状星云、草帽星云等。  太阳的直径为160万公里，而与其它更大的恒星相比，太阳的确微不足道，例如巨大恒星海山二比太阳大五百多万倍，位于猎户座的参宿四比海山二还要大300倍，如果将参宿四置于太阳的位置，它将占据太阳系的一大半空间，边缘直达木星。大犬座VY星是一个庞然大物，它是目前已知的最大恒星，比太阳大10亿倍，燃烧的恒星显现出各种不同的色彩，红色、黄色或蓝色，有些恒星茕茕孑立，有些恒星则成对出现，互相环绕，亿万颗恒星汇聚成巨大的星系密布整个宇宙，每颗恒星都独具特色，但它们最初形成的方式完全相同，它们由被称做星云的气体和尘埃组成，直径长达十亿公里，形成各异的星云漂浮于太空中景象蔚为壮观，这是火焰星云，这是马头星云，这是猎户座大星云，每一个星云都是恒星的摇篮，其中孕育着数百万颗恒星，但我们无法观测到恒星诞生的过程。 恒星质量虽然很大，它能够诞生，也不可能永远生存下去，一定要走向消亡，这是无法违背的自然规律。 恒星的消亡是内部的聚变原料消耗殆尽，爆炸力量越来越弱，最后因燃料耗尽而终止，在爆炸力与引力的角斗中，引力最终取得全面的胜利。科学家测算，太阳每秒消耗6亿吨氢燃料，大约70亿年后太阳中心将停止热核反应。但外层空间受温度影响迅速膨胀，由现在的140万公里，扩大到1亿公里，成为一颗红巨星。水星、金星将被红巨星太阳吞噬，地球也难幸免，高温将使地球海水全部蒸发掉，大气被吸走，地球完全可能被撕碎，或者被吞噬，成为红巨星太阳的一部分。 恒星消亡，向宇宙播撒人间万物，有各种元素，也包含生命。因此，可以推断：太阳中的各种粒子也是重复使用的，很可能星超新星爆炸三代、四代的产物。其中包括我们人类身体，组成各种器官的原子可能来自不同的恒星。 宇宙中恒星的燃料总有耗尽的那一天，可能是数万亿年后，但那一天迟早会来。恒星消亡时宇宙又回到黑暗时代。也许黑暗过了相当长的时间，新的大爆炸又开始了，新的宇宙又诞生了。  宇宙大爆炸发生在140亿前的一瞬间。从那一瞬间起，宇宙诞生了，能量转变物质，出现了恒星，万物，乃至水和生命。我们的过去、现在、未来都产生在大爆炸那一瞬间。 让我们回到发现宇宙大爆炸以前的时刻。那时天文学家一致认为我们的宇宙是一个不变的天体，地球是中心，金木水火土星，甚至太阳都围绕地球旋转，后来发现太阳不过是银河系的一员，银河系才是宇宙。 大约大爆炸发生10亿年后，开始出现第一个星系.在接下来的80亿年中，又有数不清的星系不断形成.直到50亿年前，在这些星系中一个安静的角落，引力开始吸引尘埃和气体，并逐渐聚集慢慢形成一颗恒星那就是太阳!宇宙大爆炸90亿年后，我们小小的太阳系形成了，同时形成的还有地球.我们的太阳就是一颗恒星，有46亿岁了!太阳系中的八大行星由里向外：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。 天文学家告诉我们，大约1.5~2千亿颗恒星组成了银河系.银河系是一个带有四个旋臂的巨大的漩涡星系，它包含1 000亿个星体或更多，在它之外还有上百亿个类似的星系.我们的太阳系在银河系的一个旋臂上，银河系中心的恒星以数百万公里的时速高速移动.看起来就像绕着隐形太阳高速旋转的微小行星，但它们并非行星而是恒星.一定有非同寻常的引力牵引着这些巨星沿着如此靠近中心的轨道高速转动.宇宙中只有一种物体具有如此巨大的牵引力，那就是超大质量的黑洞。  黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高密度而产生的力量，使得黑洞任何靠近它的物体都会被它吸进去。 假设黑洞光顾太阳系，太阳系的行星、卫星、彗星、将被巨大的引力吸引偏离固定的轨道，在太阳系内互相撞击引起混乱。地球的大气、海水相继被黑洞引力吸走，地表被引力剥离，最后地球液态地幔、铁质地心被吸进黑洞，同样太阳也逃脱不了消亡的命运。十倍以上巨型恒星当她消亡时就会形成超新星爆炸，更大的恒星消亡时形成超超新星，黑洞在超新星的爆炸中诞生。 宇宙中恒星、超级恒星、超超级恒星密布，她们消亡时会产生许多大小不同的黑洞。如大犬座VY超大型恒星爆炸，产生一个直径30亿公里的黑洞。黑洞越大，引力越大，每秒钟吸进的物质越多、速度越快，但因物质吸进的太多，又不均匀，有时黑洞也“咳嗽”，出现噎着引起黑洞颤抖。当黑洞内部吸进物质能量饱和时，黑洞将从轴心两侧同时爆发γ射线暴，其威力仅次于宇宙奇点大爆炸。γ射线暴能量奇高，速度极快，破坏力极大，γ射线暴喷发途中可以摧毁任何星系、星团和恒星。幸运是γ射线暴没在银河系发生，多发生在河外星系。观测γ射线暴，可以窥测宇宙的奥秘... |
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