除了超新星爆發,宇宙中還有哪些可能存在的高能事件?


宇宙空間充滿了奇怪並且時常令人費解的事情,從完全假設的黑洞,到爆炸的星星,從一勺物質就重達十億噸的高密度星球,到實際上並不空空如也的空間,這裡我們就跟大家一起,看看在宇宙空間中,最神秘怪異的十件事。

1.不斷加速的宇宙

從1920年代開始,科學家就知道宇宙在不斷的膨脹。很多人都相信這種膨脹,自從120-150億年前的大爆炸後就一直在持續進行。

宇宙論中最難以回答的問題就是,這種膨脹是否會永遠繼續下去,或者重力會不會反轉這一過程,讓整個宇宙緊縮成一團。

過去兩年,新的發現使這一問題變得更加的突出,根據兩份獨立完成的調查研究顯示,宇宙膨脹還有不斷加速的趨勢。

這是一個完全沒有預料到的結果,到底是什麼引發了不斷加速的膨脹,沒有人能給出答案。

2.空無極客

在我們充滿神秘與怪異的宇宙空間中,最奇怪的事情就是空無,黑黢黢一片的空無。不過也許這並不是一片空無,可能充斥這我們看不見的東西。

在我們看不見有任何物質的宇宙空無中,可能有許多所謂的虛粒子。虛粒子是指在量子力學中,一種永遠不能直接檢測到的,但其存在確實具有可測量效應的粒子。

根據量子力學的不確定性原理,宇宙中的能量於短暫時間內在固定的總數值左右起伏,起伏越大則時間越短,從這種能量起伏產生的粒子就是虛粒子。

有科學家認為這種能量-時間的泡沫是到處存在的,是由其在空間和時間中的位置決定的。如果空無能夠被某種方式拍攝下來,我們就能看到虛粒子的隱現。

如何認識我們宇宙真實的面目,還有待科學家進一步的研究。

在我們充滿神秘與怪異的宇宙空間中,最奇怪的事情就是空無,黑黢黢一片的空無。不過也許這並不是一片空無,可能充斥這我們看不見的東西。

3.銀河系的黑洞

在銀河系的中央,一個260萬倍於太陽的黑洞吞噬著大氣和星體。全部銀河系中的物質被當作「事物」旋轉著流向中心,就像是放干浴盆中水的過程。

但是所有的旋轉能夠產生不少地摩擦力,可以發出大量的能量。這個黑洞應該,非常非常的醒目——發出可見光和其他波長的輻射。

不過事實是,它非常的虛弱。為什麼會這樣?是墜落進去的物質不夠多?還是物質直接墜落而不是盤旋墜落?還是有其他的現象阻擋了我們觀察到輻射呢?

現在還沒有人能回答這一問題,也許在5年或者10年之後,會有新的答案出現。

4.超級超新星

通常在科學界,一件奇怪的現象總是能引發另一種奇怪的現象。在經過30多年對於稱為伽馬射線爆神秘來源的研究之後,科學家新發現一個可能的「罪魁禍首」——超級超新星。

超級超新星非常的奇怪,科學家甚至不能不能在這一問題上達成一致,也不能確信超級超新星就是超高能伽馬射線爆的來源。

伽馬射線是射線中能量最高的一種,比X射線要高出許多,能夠穿透數英寸厚的鋼板。之前科學家認為伽馬射線爆與兩個高密度星體(例如中子星)的旋轉融合有關。

不過2000年9月的兩份調查報告,支持了另一種奇怪的可能性。

許多老星體都是以超新星的方式死亡,向外輻射出物質和能量射線。在某些情況下,研究人員認為留下的物質會坍塌成黑洞,這之後也許會形成伽馬射線爆——超級超新星。

5.小行星伴侶

我們對於月球實質的認識,最近幾年有了新的發展,隨著科學家發現在太陽系裡面星際石塊圍繞另一個星際石塊的現象。

在一個不可能的系統里,一個145公里大小的小行星被一個十分之一大小的「衛星」所包圍,它們之間的距離僅僅有500英里,每四天環繞一圈。另外,還有兩個大小差不多的小行星圍繞著中點軌道運行。

科學家困惑了,因為數學計算顯示這種天體不能擁有一個環繞軌道的衛星。通常小行星的重力場不規律也不平坦,難以維持環繞衛星。

6.太陽火熱的大氣

伸手靠緊篝火的「大氣層」,你會發現靠的越近越覺得熱。不過當你把手放到火中的時候,你會發現其實也沒有那麼燙。

也許你會認為太陽的中間最燙,越靠近表面溫度越低。但是,事實上,溫度反而是在太陽的「大氣層」里急劇的升高。熱力學第二定律告訴我們,越遠離熱源溫度越低。

所以這裡一定有什麼奇妙或者看不見的力量在加熱太陽的恆星的光圈。

7.靜電懸浮

1960年代和1970年代執行阿波羅任務的宇航員,報告了在月球地平線上的怪異光芒,曾經以為會發生在地球大氣層中。不過我們知道月球上沒有大氣,那這種現象是怎麼發生的呢?

實際上,這種光芒來是月球表面上漂浮起來的塵粒,反射太陽光所致。這種現象的發生,就和靜電懸浮有關。

太陽光讓月球表面的粒子帶有電荷,使得其中的一些從月球表面懸浮起來。而且更怪異的是,這些塵粒有不少會抵達地球。

8.高能宇宙射線

地球的大氣層總是有規律的承受著非常小量的高能宇宙射線的衝擊,這種宇宙射線被發現還不到十年的時間,沒有人能夠解釋它們從什麼地方來。

我們很早就發現了非高能宇宙射線粒子對於地球的光顧,每一寸地球大氣表面,每一秒都承受著這種射線的衝擊。許多被認為是從銀河,或者超新星的爆炸中產生的。地球的大氣阻擋了這些粒子,保護著我們。

十年前,新的宇宙射線粒子被發現,新發現的射線擁有比之前經常發現的粒子擁有強的多的能量。不過暫時還不知道這種高能宇宙射線來自哪裡。

9.中子星

中子星就像是宇宙中骨瘦如柴的一個人。但是這種奇怪的星體,有著難以置信的密度,能夠產生強大的衝擊。

大恆星結束自己的生命,以所謂超新星的大爆炸方式進行。如果恆星的質量足夠大,大約4-8倍於我們的太陽,那麼核心就會產生向內的爆炸,形成密度非常高的星體。這樣的密度將電子擠壓進質子,形成中子。

結果,一顆質量1.4倍於太陽的中子星,直徑只有11-20公里。

中子星常常會吞噬旁邊的星星,使用其強大的重力,將附近星球上的氣體和灰塵吸收過來。這些被吸引過來的物質,在到達中子星表面之前,會被輻射和旋轉力反拋向宇宙中,產生速度達到720萬公里的星風。

10.褐矮星極客

褐矮星是宇宙中不成功的星體,有點像好萊塢電影中的小演員——不是臨時演員,但也不是真正的明星。如果把褐矮星算作行星,它的個頭太大了;如果把褐矮星算作恆星,它又太小不足以產生熱核聚變。

褐矮星以自己獨特的方式存在著。有時候它冰冷黑暗,獨自穿越茫茫的宇宙。還有一些存在於大恆星的周圍,形成所謂的雙星系統。

無論怎樣存在,褐矮星都是非常奇怪的。而且研究人員剛剛開始意識到,也許褐矮星的數量和恆星的數量不相上下。但是在1995年第一次觀測到褐矮星之後,僅僅有很少一部分的褐矮星被觀測到。

發現到底存在多少褐矮星,對於我們認識宇宙有很大的幫助。


除了超新星爆發,宇宙中當然還有高能事件,比如超高能宇宙線,快速射電暴等。超高能宇宙線,其中快速射電暴是比較新的發現。超高能宇宙線已經被研究多年,主要是各種裸核和光子、中微子構成,來自超新星、脈衝星等天體行為。那麼快速射電暴就不太一樣了,可能與脈衝星有關。最近,加拿大不列顛哥倫比亞省的多米尼恩射電天文台的氫強度測繪實驗開始運作,將成為探測快速射電暴的強大工具,而且還可以來探測目前未觀測到的時間和地區,並且揭開一些宇宙學的未解之謎。

我們已經知道快速射電暴的存在,也能觀測到更多的快速射電暴,這能讓我們知道它發生頻次以及來源。弄清楚快速射電暴的實質將會是一項重大突破,一旦我們了解了這些信號源的性質,就能作為宇宙的燈塔,指引我們探索宇宙。將宇宙現象當做我們研究的工具,是一種具有啟發性的想法。從這一方面來講,用快速射點暴來探測宇宙中最遙遠的天體(也可以說是最遠古的物體),就有一點像我們用類星體來當做燈塔一樣。

由此看來,當我們對宇宙認識得更多,我們就能探索得更多。這些宇宙高能事件不僅本身隱藏著一些宇宙奧秘,也可以被人類所利用,變成探索宇宙其他領域的工具使用。當然,除了超新星爆發,宇宙中肯定還有至今沒被發現的高能事件,這取決於我們的射電望遠鏡有多麼靈敏。


超新星爆發是宇宙中的極端高能事件,這是大質量恆星演化到最後的結果,也有可能是白矮星吸收了足夠多的物質達到了錢德拉塞卡極限而爆發的結果,其釋放出的能量等同於太陽在100億年間所會釋放的能量之和。由於超新星的亮度極高,以致於我們能夠觀測到銀河系之外的超新星事件。目前發現最明亮的超新星是位於38億光年之外的ASASSN-15lh,它的亮度高達太陽的5700億倍,銀河系的20倍。

事實上,宇宙中不乏高能事件,例如,類星體。目前觀測到最遠的類星體是ULAS J1120+0641,它的光行距離高達129億光年。類星體是一種活動星系核,包括銀河系在內的很多星系中心都存在著超大質量黑洞,當物質落入黑洞中被撕碎時,將會釋放出極其強烈的電磁輻射,所以我們在很遠的地方也能觀測到。

宇宙中還會出現短暫的無線電爆發,持續時間一般只有數毫秒,它們被稱為快速射電暴。由於快速射電暴的能量極高,即便在數十億光年之外還能被探測到。但目前對於快速射電暴的起源還不得而知,因為這些信號的持續時間往往十分短暫,而且又不重複,很難追蹤到它們的來源。

此外,宇宙中的高能事件還包括天體的碰撞——黑洞的碰撞、中子星的碰撞。這些碰撞事件釋放出的能量極高,並且還能攪動時空,產生時空漣漪——引力波,即便在數億甚至數十億光年之外還能夠被我們探測到。例如,天文學家直接探測到的第一起引力波事件是由位於13億光年之外的兩個黑洞碰撞產生的。最近,天文學家首次探測到一起由兩個中子星碰撞產生的引力波,信號源與地球相距大約1.3億光年。


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