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        關(guān)于宇宙的九個謎團(tuán)

        2016-05-30 02:54:25安利
        初中生學(xué)習(xí)·低 2016年11期
        關(guān)鍵詞:脈沖星暗物質(zhì)星系

        安利

        如今,天文學(xué)家已經(jīng)探測到了引力波。宇宙中還有什么在等待著人類去發(fā)現(xiàn)呢?下面就是一些令人困擾的關(guān)于宇宙的謎團(tuán)。

        是什么引發(fā)了宇宙大爆炸?

        大爆炸理論是迄今關(guān)于宇宙起源的最有影響力的一種學(xué)說。但是,一個令人“腦洞大開”的問題是:是什么引發(fā)了宇宙大爆炸?137億年前宇宙時空誕生之前發(fā)生了什么,或者所謂的“之前”根本不存在?科學(xué)家提出了一系列理論,如“大反彈”“多元宇宙”“循環(huán)宇宙”“平行世界”等。根據(jù)多元宇宙理論,我們所在的宇宙只是大量宇宙中的一個,宇宙的數(shù)量可能是無限的,并不斷有新的“后代”形成,每個宇宙就像漂浮在肥皂泡海洋中的一個肥皂泡。

        宇宙將如何終結(jié)?

        科學(xué)家不僅好奇宇宙的起源,還關(guān)心宇宙的終結(jié),是“大收縮”,是“大凍結(jié)”,還是“大撕裂”?如果暗能量不足以抵御最終占據(jù)支配地位的引力,整個宇宙就可能坍縮成一個奇點(diǎn),與“大爆炸”正相反;或者暗能量使宇宙進(jìn)入緩慢、漸進(jìn)的膨脹,所有的物質(zhì)死寂于絕對零度附近;若暗能量壓制了其他所有力量,就會讓宇宙的結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲,導(dǎo)致“大撕裂”。宇宙的終極命運(yùn)如何,還不得而知。

        引力為什么這么奇怪?

        引力雖然是宇宙四大基本力之一,可是與其他幾種力相比實(shí)在是太微弱了,一個人也能輕易地克服地球的引力騰空躍起。為了更好地描述引力,并把這種奇特的力和其他幾種力完美地用一種物理理論統(tǒng)一起來,科學(xué)家絞盡腦汁,還設(shè)想出“引力子”概念;另有看法則認(rèn)為,引力其實(shí)可能和其他三種基本力一樣強(qiáng),但是它的影響作用流向了額外維度空間。

        除了黑洞,是否還有白洞?

        愛因斯坦廣義相對論證明了黑洞的存在,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾個黑洞,其中一個就處于銀河系的中心。不僅如此,通過愛因斯坦的方程式還能證明白洞的存在。與黑洞相反,白洞向外部區(qū)域提供物質(zhì)和能量,但不能吸收外部區(qū)域的任何物質(zhì)和輻射。白洞尚未經(jīng)過觀測證實(shí),如果發(fā)現(xiàn)了白洞,那么很多宇宙問題就可以迎刃而解了,比如“構(gòu)成星系的物質(zhì)從何而來”等等。

        “費(fèi)米氣泡”是如何形成的?

        人們已經(jīng)知道銀河系中存在超大質(zhì)量黑洞,但令人吃驚的是,黑洞似乎“吹出”兩個對稱而巨大的“氣泡”,跨度達(dá)到5萬光年,幾乎橫跨銀河系中央,與銀河系盤面相互垂直。這個被稱為“費(fèi)米氣泡”的結(jié)構(gòu)是科學(xué)家2010年利用費(fèi)米伽瑪射線空間望遠(yuǎn)鏡觀測到的,科學(xué)家認(rèn)為其可能來源于200萬年前的一次大爆發(fā)。研究還顯示,氣泡中包含了硅、碳以及鋁元素,這表明其中的物質(zhì)可能來自質(zhì)量較大的恒星,也可能是黑洞吞噬恒星后釋放出的噴流。目前,天文學(xué)家還在觀測這次大爆發(fā)的余波。

        如何讓暗物質(zhì)“現(xiàn)形”?

        科學(xué)家推斷,宇宙中大約1/4的部分是暗物質(zhì)。暗物質(zhì)雖不可見,但卻必須存在,否則星系就不會形成,宇宙就進(jìn)化不成現(xiàn)在的樣子。如何找到暗物質(zhì)呢?科學(xué)家考慮用三種方法:一是模擬宇宙大爆炸,二是探測暗物質(zhì)粒子與普通粒子碰撞發(fā)出的信號,三是發(fā)射探測器,在太空中捕捉暗物質(zhì)的蹤影,如2015年我國發(fā)射的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”。

        這個星系為什么是矩形?

        大多數(shù)星系都呈圓盤狀、橢球狀或不規(guī)則球狀。2012年,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)在7 000萬光年以外的一個名為LEDA 074886的星系卻呈現(xiàn)出奇特的矩形,酷似祖母綠切割后的形狀,并推測其可能是兩個螺旋星系碰撞而形成的。

        脈沖星的脈動“開關(guān)”在哪里?

        脈沖星這類星體會周期性地發(fā)出電磁脈沖信號,故因之得名,科學(xué)家認(rèn)為它們是快速旋轉(zhuǎn)的中子星。脈沖星的電磁信號“開關(guān)”究竟在哪里呢?2008年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆脈沖星的電磁信號關(guān)閉時間達(dá)580天,由此推斷出開關(guān)周期與導(dǎo)致脈沖星自轉(zhuǎn)速率降低的磁流體有關(guān)。但是,磁流體又為什么會有波動呢?

        鋰都去哪兒了?

        鋰是繼氫和氦之后最輕的一種元素。根據(jù)宇宙大爆炸理論,鋰元素應(yīng)該像氫、氦一樣在宇宙中含量很豐富??墒?,天文學(xué)家對130億年前的3顆罕見早期恒星進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其中鋰元素的數(shù)量大大低于理論值。這些存在于宇宙誕生之后數(shù)億年的古老恒星被認(rèn)為攜帶著大爆炸產(chǎn)生的“原材料”。有人認(rèn)為鋰可能處于望遠(yuǎn)鏡觀測不到的恒星內(nèi)部,還有人推測可能是軸子——一種假想的亞原子粒子,把鋰原子的質(zhì)子吸收了,一部分鋰元素也就不存在了。

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