北京时间6月10日消息,研究人员发现银河系似乎占据了一个直径大约20亿光年的巨大空洞。
这个广袤的宇宙深渊在此之前曾经有科学家从理论上进行过预言,但最新的观测似乎能够首次确认这一理论。专家们相信这一巨大的宇宙空洞正是地球上之所以能够出现生命的原因之一。
美国威斯康星大学麦迪逊分校的专家们发现,我们的银河系似乎存在于一个巨大的宇宙物质纤维网络之间的一处巨大空间之中。这也就是说,我们似乎存在于宇宙中的一个静谧之处,远离尘嚣,这一点或许将可以帮助我们回答一些有关于宇宙与生命的基础问题。
在此之前,天体物理学家们使用不同手段对宇宙膨胀速度进行测量,最后得到的结果之间存在些许差异,而此次的这项发现或许将有助于我们解释这样的差异产生的原因。
另外,地球上之所以能够产生出生命,很重要的一点是得益于我们所处的宇宙空间环境较为安全稳定,因此我们的星球不至于被周围存在的黑洞吞噬,或是遭受脉冲星,超新星等剧烈爆发性天体的冲击。
威斯康星大学麦迪逊分校的天文系本科生本霍希特(Ben Hoscheit)是这项发现的第一作者,他在本周举行的美国天文学会会议上就相关发现作了报告。他说:“不管你使用了什么样的技术,关于宇宙今天膨胀的速度你都是应该得到相同的数值的,但实际情况却并非如此。幸运的是,意识到我们存在于一个空洞之中将帮助解决这种不一致性。”
事实上,科学家们最早提出银河系可能存在于一个巨大的宇宙空洞中的时间还是在2013年。当时科学家们意识到银河系周围的空间内星系、恒星和行星的数量似乎远远少于预期。
这一空旷区域被命名为“KBC”,这是以这项发现背后的三位科学家们名字首字母命名的。而在宇宙可见物质纤维结构中发现空洞的存在有助于解释宇宙膨胀速度测量结果的差异性。这是因为在空洞之外的区域物质的量要多得多,而这就会产生更强一些的引力效应。
测量宇宙膨胀的一种方法是利用哈勃常数,该方法依赖对距离较近空间内的超新星目标作为观测指引,因为这些超新星爆发释放的能量是一定的,已知的,因而可以作为观测的测量指标。另一种方法则是借助宇宙微波背景辐射(CMB),这是宇宙大爆炸的余晖。
研究人员表示:“我们常常会发现要想调和不同观测技术得到的结果之间存在的细微差异非常棘手。而此次的这一发现未来将有助于我们尝试调和这种矛盾。”
美国威斯康星大学麦迪逊分校的专家们发现,我们的银河系似乎存在于一个巨大的宇宙物质纤维网络之间的一处巨大空间之中
这也就是说,我们似乎存在于宇宙中的一个静谧之处,远离尘嚣,这一点或许将可以帮助我们回答一些有关于宇宙与生命的基础问题
我们常常会发现要想调和不同观测技术得到的结果之间存在的细微差异非常棘手。而此次的这一发现未来将有助于我们尝试调和这种矛盾。图为美国斯隆数字巡天项目得到的宇宙星系物质分布图
当然还有迷信开展到明天,你或许会以为我们所在的星系——银河系曾经没有什麼奥妙可言了,但你错了,由于从它致密的中心到它稀疏的核心,我们对银河系还有太多东西不理解。
惊人的是,其中一些奥妙之所以发生,地道是由于它们就站在我们的宇宙家门口。例如,地球所在的地位使得我们在空中难以说清银河系的旋臂终究在哪里,甚至就连银河系究竟有多少条旋臂也不清楚。我们关于那些悠远星系的理解,反而比本人所在的星系多得多。
爲了查明地球的真正外形,天文学家们曾奔赴全球停止调查。这样的重担目前已由轨道卫星来担当。天然卫星不只提醒了我们在空中上基本看不见的地质构造和考古遗址,而且还把我们的视野延伸到了很宽很宽的范围。银河系的反物质工厂
取100亿吨反物质和100亿吨物质,停止搅和。银河系每秒钟都在混合如此巨量的迸发性“鸡尾酒”,从而发生了银河系外部的一种暖和的伽马辐射光晕。在此进程中发明的每一个光子所携带的能量,都正好等于一个电子和它的反物质对应物——一个正电子的湮灭质量。但哪儿来这麼多的正电子呢?
但湮灭伽马射线次要来自于银河系那小得多的、鼓鼓的中心。这自然是一件怪事,迷信家对此也有一些很奇异的揣测。例如,这些正电子能够是由衰变的暗物质或奇特的量子物质微型黑洞或缠绕的宇宙弦喷出的。但也能够是我们熟习的东西。银河系圆盘中的超新星迸发会发生放射性同位素,它们在衰变进程中会发射正电子。当它们从一颗伴星吸食资料大餐时,中子星和黑洞能制造反物质。这些天体中的一局部也住在银河系中心,但它们只能解释那里可见的伽马射线辐射量中的一局部。
假如银河系的磁场能把正电子从银盘(即银河系圆盘)推进到银河系中心(银心)的鼓起里,那麼状况就不同了。这取决于磁场的根本外形。而经过观测来自于悠远源头的无线电波怎样被极化,迷信家就能晓得这个外形。这还取决于正电子能否在穿行数万光年后才被湮灭。实践状况能否如此则很难探明,由于它取决于磁场的小规模细节以及星系际气体,而现有的望远镜对它们都能干爲力。
假如正电子真的能走这麼远,那麼另一种能够性就呈现了。它们能够来自于很久以前在银河系中心黑洞(银心黑洞)发作的事情。因缺乏燃料,银心黑洞眼下很恬静。
但在数百万年以前,它能够曾忽然闪耀,输入超少量正电子。这些正电子由银心向外一路推进,从而创生一个球状的湮灭晕。当然,在失掉更详尽的伽马射线辐射图之前,真相不能够大白。银河系真正的容貌
明朗之夜走到郊外,远离城市灯火,你会看见一道奶白色的星带横跨夜空,它就是我们所在的岛宇宙——银河系。我们住在银河系中,只需看穿恒星密集的银盘,我们也就看到了银河系。可是,假如从里面看,银河系又是什麼容貌呢?
最简洁的答案是:我们不晓得。我们的望远镜揭开了其他星系的面纱,但自省却复杂得多。我们以为本人寓居在一个螺旋星系中,宇宙中四处散落着这样的螺旋星系。但是,我们在银盘中的低视角意味着:别说搞清楚银河系旋臂是如何卷曲的,就连数清银河系有多少条旋臂都很难。
星系际尘埃帮不了忙:它们挡住了我们的视野,使我们只能看到几千光年远,让我们无法经过旋臂上的恒星来画出悠远旋臂的地图。于是,我们只好追踪氢原子云,它们会以一种大约爲21厘米的典型波长发射无线电波。这种长波辐射能穿透尘埃,经过测量波长的改动(即多普勒频移),迷信家就能算出氢云向着我们而来或分开我们而去的速度。再把速度与星系不同局部应该有的旋转方式作比拟,就能确定氢云的地位。
目前这方面已有的非成熟后果暗示,银河系很复杂也很乱,有着多条旋臂。不过,这种看法饱受争议。首先,迷信家甚至对银河系的旋转方式都不很理解,而集体的氢云并不一定服从均匀运动形式,于是不同的模型就发生了不同的银河系地图。而当我们朝着或分开银心望去时,氢云绝对于我们简直完全是向着两侧运动,用多普勒频移是无法确定它们的间隔的。迷信家只能以旋臂的局部来拼接旋臂的全体,这显然有太多的客观性。
另一种异样有局限的绘图法,是运用悬浮在银河系内一局部区域四周的一氧化碳气体的无线电发射。这种办法曾经提醒了银河系构造的更多细节,包括看来是新旋臂的结节。更好的图标或许是星系际云,那里的水或甲醇分子充任激光,把微波辐射的窄窄谱线缩小成亮堂的点。这些“微波激射器”是如此集中,迷信家能看见它们的地位怎样随着地球盘绕太阳而挪动,于是运用三角测量法算出了它们与地球之间的准确间隔。虽然微波激射器关于绘制银河系地图来说远远不够,但它们可用于测试来自于其他办法的后果。也许,微波激射器测距最终能揭开银河系的真面目。银河系里的五个怪物
麒麟座V838星
若干年前,这颗此前未失掉辨识、间隔地球大约20000光年的恒星在短工夫内到达太阳亮度的100万倍。次月,这一幕重现。4月再现。后来迷信家以爲它是一颗新星——从伴星那里抽取气体、直到在本人外表引发热核迸发的白矮星。但是,新星不会在延续迸发三次后恬静上去。
那麼,它会不会是难得一见的巨星临终闪耀呢?或许是两颗恒星相撞时收回的惊叫呢?再或许是一颗恒星接连吞噬了三颗巨行星?迷信家可以确定的是,这轮三连爆的光线被左近的尘埃反射,并且以迅速变换的光壳解围了这颗恒星,让它成爲名副其实的“宇宙佳丽”。
蓝色另类银河系的球状星团是由白色、轻质和陈旧的恒星构成的球状星群,其中大少数恒星的年龄都超越100亿岁。
但是,球状星团中的一些恒星却闪耀蓝白光,这暗示了某种炙热、年老而亮堂的东西。迷信家如今以为,这些“蓝色另类”其实和它们的同伴们异样陈旧,但又以某种方式重返青春。一些蓝色另类能够从一颗相邻恒星抽走气体,紧缩它们本人中心的核引擎,使本人熄灭得更快、更热。另一些蓝色另类则能够是恒星兼并(两颗较冷的白色恒星聚分解一颗炙热的蓝白恒星)的后代。
人马座A*人马座A*是位于银心的一个无线电发射源,银心被以为埋伏着—个质量爲太阳的400万倍的宏大黑洞。在一些星系中,这类黑洞能够是可怕的辐射源,随着本人吞噬左近的恒星而闪耀可见光和x射线。银心黑洞却非如此。局部缘由是人马座A*的气体供应量真实缺乏,因而它显得昏暗,把气体转变爲光和热的效率看来很低。真相终究如何,届时银心左近的一团气云能够会坠入银心黑洞的魔爪。
S2S2是一颗疾速、致密的蓝白恒星,
其疑点可真不少。它围绕银心黑洞——人马座A*的“一根须”运转,最高速度爲每秒5000千米,也就是光速的2%。在S2与黑洞之间的间隔上,黑洞的超宏大引力应该会在气云聚合构成新恒星之前把气云撕碎。虽然恒星能够会从宁静得多的降生地向银心迁移,但S2是一颗亮堂的年老恒星,最大年龄不超越大约1000万岁,在如此长久的生命历程里不能够已跋涉到银心左近。
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明天大少数恒星所包括的传承自先辈恒星的重元素都不多,但这颗间隔地球超越4000光年的恒星却是个例外。简直地道是由氢和氦所组成,只要0.00007%的其他成分。这与宇宙大爆炸之后显现的原始物质类似。由于缺乏有助于气云冷却、聚合的碳和氧,如此纯洁的气云被以为只能构成宏大而短命的恒星。无人晓得这颗怪星是怎样构成的,或许它只是一颗超巨星在降生时期甩出的一块碎片,事先仍处于宇宙的黑暗时期。
银河系的姊妹——仙女座
银河系和仙女座(星系)是一对姊妹,宏大的螺旋主宰着它们各自的本星系群。两者总质量相当,迷信家一度以爲它们是一对双胞胎。但他们如今曾经晓得这两姊妹的差别其实很大。相比之下,仙女座是更受宠的孩子,它更亮,圆盘更宽,其中心黑洞质量超越银心黑洞的100倍。银河系中装点着大约150个亮堂的星系“小玩意”——球状星团,仙女座却有超越400个这样的小玩意。
迷信家曾比拟了仙女座、银河系与更悠远的星系,后果发现,仙女座是一个顺应力很强的大螺旋,而银河系却是个另类——与大局部同类相比,它显得很暗、很恬静。这也许是由于像仙女座这样的典型螺旋星系在终身中阅历了屡次与其他星系的碰撞,这些温和事情重组了仙女座的气体,从而构成新恒星和球状星团,还搅动并且把星系圆盘延展得更远,能够还射发了一些气体和恒星,招致它们坠入并喂养星系中心黑洞。
相比之下,银河系的生涯肯定未遭到过大的纷扰。除了与一些小星系(例如银河系正在吞噬的人马矮星系)遭遇过之外,银河系在过来100亿年里都没有大动乱。或许这才是两姊妹的最大不同。更动乱的螺旋星系中有更多的超新星迸发和其他“风云”,绝对宁静的银河系才尤其合适于复杂生命的存在。上述猜想也许看似疯狂,但并非完全没有能够。银河系的小同伴
在银河系的许多暗弱伴侣中,有两个闪亮的例外——大、小麦哲伦云,
它们是迄今已知的银河系的两大矮星系“随员”。在这两团复杂又活泼的巨“云”里,恒星生生死死此起彼伏——正像1987年大麦哲伦云中发作的超新星迸发所提醒的那样。
银河系有这两个小同伴看来还真不赖,成绩是它们能够并不是银河系的卫星星系。哈勃太空望远镜的观测标明,这两个矮星系正在以每年不到一百万分之一度的速度在天空中匍匐。这个速度听上去很慢,但这两个同伴与银河系的间隔都超越150000光年,因而这个速度被翻译成每秒钟超越100千米,这样的速度或许并非是银河系的引力能约束得了的。
银河系在将来能否守住它的这两个小同伴,取决于它的总质量。银河系的大局部质量被以为都存在于它四周的暗物质晕中,这个晕延伸到亮堂的银河系圆盘之外很远的中央。预算整个银河系质量的最好方法,就是追踪那些在更波动轨道中运转的较小的卫星星系的运动,看它们怎样对银河系的引力作出反响。但这类小星系比大、小麦哲伦云都暗,运动也慢,也就是说很难追踪到它们的运动。目前对银河系质量的最佳估量是在太阳质量的1万亿倍至3万亿倍之间。
这就意味着至多有三种能够性。假如银河系质量在估量值的下限,那麼它就应该能守得住这“两朵云”,它们能够在银河系构成后已盘绕了银河系屡次;假如银河系质量在估量范围的两头,“两朵云”能够就是初次接近银河系,在今后几亿年中它们会逐步远离银河系,之后又会回来,就像处在扁椭圆轨道上的彗星那样;但假如银河系质量处在估量值的上限,“两朵云”就只是银河系的匆匆过客而已,最终我们不得不依依不舍地和它们说再见。银河系左近的看不见的“军团”
10亿年甚至更长工夫里,26个小星系迟缓盘绕着银河系踱步,看上去它们或许算得上银河系的一帮忠实跟随者。但迷信家以为,银河系的跟班应该是一队大军。这种希冀树立在有关暗物质怎样协助构成星系的盛行模型上。迷信家迄今仍不晓得暗物质的组成是什麼,但置信暗物质与普通物质之间的质量比是5比1。对晚期宇宙的模仿显示,暗物质的冷团块吸引普通气体构成首批星系构筑单元。
这种实际在大规模上完全说得过来,模仿后果能复制宇宙中四处可见的星系及交替着空泛的海绵形式。但是,针对小规模的模仿却显示,在每一个大型螺旋星系的四周,暗物质团块都应该雕凿出不计其数个矮星系。
关于上述差别的一个能够的解释是,暗物质既不冷也不是团块,而是由不太容易构成小团状的轻质量粒子组成的一种比拟炙热的气体。或许,暗物质也许基本就不存在:假如引力强度会大范围改动,那麼无需这麼多矮星系也照样能完成暗物质能完成的事。
摆弄引力尚存争议。一种不那麼极端的观念是,那些小小的暗物质团块确实存在,只不过我们看不见它们。
由于它们的引力太弱,气体在许多恒星可以构成之前能够就已被推到了里面。例如,一些巨星很能够在本人的凶猛热量和迸发性死亡中炸得肝脑涂地。惋惜这种实际难以模仿。而假如这种理念无误,则有着惊人的含义:不计其数个矮星系正陈列在银河系四周——一个没有丢失、但不可见的军团。银河系丢失的超新星
几十亿光年外,在超越宇宙一半直径的中央,迷信家都看到过烈焰普通亮堂的超新星。那麼,在银河系自家后院爲何却见不到超新星?与相似的螺旋星系停止的比拟暗示,银河系每100年应该有3次恒星迸发,但在过来1000年中只看到了5次或6次这样的迸发。
一切这些迸发都发作在我们四周大约15000光年的范围内,而银盘直径爲100000光年。我们之所以没看到更悠远的迸发,理由很复杂:我们的低视角意味着银盘的大局部都隐身于星系际尘埃前面。
随着超新星的冲击波向外推进并进入太空,
它会使粒子的能量降低而发射无线电波,尘埃不会吸收无线电波。迷信家正在发现越来越多的这些超新星剩余。若干年前,银河系中心左近的一次超新星被算出是已知最年老的超新星。其光线很能够在大约110年前抵达地球,遗憾的是尘埃挡住了我们的视野。
让成绩变得愈加复杂化的是,这些迸发都发作在创生恒星的复杂区域,那里的离子化气云也在发射无线电波。迷信家揣测,超新星应该都在那儿,只是我们还没有找到它们而已。
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