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        12種神奇的宇宙現(xiàn)象

        2019-11-15 03:44:48瑪努埃爾·塞拉
        海外文摘 2019年11期
        關(guān)鍵詞:天文學(xué)家星系太陽(yáng)系

        瑪努埃爾·塞拉

        1.遙遠(yuǎn)的能量大炮——ULAS J1120+0641類(lèi)星體

        ULAS J1120+0641是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最遠(yuǎn)且最明亮的類(lèi)星體,距離我們大約129億光年,也就是說(shuō),它是在宇宙大爆炸后的8億年形成的。

        之所以稱(chēng)它為“能量大炮”,是因?yàn)樗纫话愕暮阈且翑?shù)億倍,它的輻射功率也達(dá)到了一個(gè)驚人的數(shù)量級(jí),大約為10兆,是太陽(yáng)的60萬(wàn)億倍。而其他一般的星系,整個(gè)星系的輻射功率都達(dá)不到這個(gè)量。據(jù)科學(xué)家推斷,這顆星體的輻射功率由一個(gè)質(zhì)量巨大的黑洞推動(dòng),其質(zhì)量是太陽(yáng)的20億倍。

        發(fā)現(xiàn)這顆類(lèi)星體的過(guò)程也相當(dāng)艱難,歐洲的天文學(xué)家用英國(guó)皇家紅外波段天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了五年,先后共觀測(cè)2000萬(wàn)個(gè)天體后,才發(fā)現(xiàn)了它。對(duì)此,英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院的天體物理學(xué)家丹尼爾·莫洛克表示:“天文觀測(cè)是一項(xiàng)非常漫長(zhǎng)而枯燥的工作,宇宙中有數(shù)不盡的天體,要在其中找到一顆特殊而有意義的天體,簡(jiǎn)直比在沙中取金還要難,而且極考驗(yàn)研究人員的耐心和運(yùn)氣?!?p>

        2.不是只有大行星才有光環(huán)——女凱龍星

        不久前,人們還以為只有像土星、木星、天王星和海王星這些比地球還大的行星才有光環(huán)。然而,在2014年,巴西的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆帶光環(huán)的小行星——女凱龍星,它的直徑只有250公里,是月球的1/14,但仍有兩條光環(huán)。天文學(xué)家推測(cè),這些光環(huán)可能是天體碰撞的遺跡,如果真是如此的話,這就會(huì)給“衛(wèi)星是由更細(xì)碎的物質(zhì)碰撞聚集而成”這一觀點(diǎn)提供依據(jù)。

        參與這一發(fā)現(xiàn)的巴西國(guó)家天文臺(tái)科學(xué)家雷內(nèi)·杜福德表示:“我們當(dāng)時(shí)并不是為了要尋找光環(huán),因?yàn)槲覀兏緵](méi)想到像女凱龍星這么小的天體也能擁有光環(huán),所以這個(gè)發(fā)現(xiàn),以及我們看到的關(guān)于女凱龍星的大量細(xì)節(jié),完全是意外的驚喜?!?p>

        3.衰老的紅色巨星——U ANTLIAE

        2017年9月,智利的ALMA射電望遠(yuǎn)鏡捕捉到了一個(gè)令人震驚的美麗畫(huà)面:一顆處于生命周期末端的紅色巨星U ANTLIAE,正被自身所排出的物質(zhì)包圍著。據(jù)科學(xué)家推斷,太陽(yáng)在50到60億年后可能也會(huì)經(jīng)歷類(lèi)似階段。

        U ANTLIAE被發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)80年代末,它是一顆超巨星,在大約2700年前,它經(jīng)歷了一段時(shí)期的快速質(zhì)量損失,形成了一個(gè)非常薄的球形殼體,殼體主要由含有碳和氫元素的化合物組成。根據(jù)研究人員的說(shuō)法,對(duì)于像U ANTLIAE這樣處在生命周期末端的星體的研究,有助于解開(kāi)在早期宇宙中星系是如何演化的謎題。

        4.大胖子——銀河系中的超級(jí)星系團(tuán)

        宇宙中存在很多星系,距離較近的星系之間存在很強(qiáng)的引力作用,由此會(huì)形成星系群,甚至星系團(tuán)。ACT-CLJ0102-4915是目前發(fā)現(xiàn)的最大的宇宙早期星系團(tuán),它的質(zhì)量是太陽(yáng)的3000萬(wàn)億倍,所以天文學(xué)家們給這個(gè)巨大的星系起名為“El Gordo”,是西班牙語(yǔ)中“大胖子”的意思。

        根據(jù)NASA公布的研究顯示,“大胖子”星系團(tuán)是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大、最熱、最亮的X射線星系團(tuán)之一。它距離我們超過(guò)72億光年,這意味著我們現(xiàn)在看到的“大胖子”,是它在72億年前的樣子??茖W(xué)家推斷,“大胖子”是由兩個(gè)星系團(tuán)碰撞而成,它們的碰撞速度可能達(dá)到每小時(shí)數(shù)百萬(wàn)公里。但這類(lèi)星系團(tuán)的具體形成方式仍然未知,因?yàn)檫@取決于暗物質(zhì)和暗能量。

        5.星際空間的雪茄——OUMUAMUA

        2017年10月,位于夏威夷的泛星1號(hào)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到一個(gè)讓天文學(xué)家們感到困惑的景象:一個(gè)雪茄狀的天體正在以極高的速度向著太陽(yáng)飛去,并且即將進(jìn)入太陽(yáng)系行星軌道中。

        在緊急磋商后,天文學(xué)家們首先排除了該天體會(huì)對(duì)地球造成威脅的可能性,但是對(duì)于這個(gè)神秘的天體究竟是何物,天文學(xué)家們還沒(méi)有定論,于是他們就給這個(gè)天體起名為“OUMUAMUA”,在夏威夷當(dāng)?shù)卣Z(yǔ)言中表示“來(lái)自遠(yuǎn)方的訪客”。

        OUMUAMUA出現(xiàn)后,全球各地的天文機(jī)構(gòu)立即啟動(dòng)了緊急預(yù)案,動(dòng)用了幾乎所有設(shè)備對(duì)其觀測(cè)。初步的觀測(cè)表明,OUMUAMUA外表呈雪茄狀,長(zhǎng)約400米,寬約40米,飛行速度極快,約為每小時(shí)31.5萬(wàn)公里。天文學(xué)家確認(rèn),OUMUAMUA是人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系外小行星,也就是說(shuō),它來(lái)自于遙遠(yuǎn)的宇宙空間,只是暫時(shí)路過(guò)太陽(yáng)系而已,而且未來(lái)也不會(huì)第二次來(lái)到太陽(yáng)系。

        6.宇宙中的吞食者——黑洞

        黑洞是宇宙空間內(nèi)存在的一種密度無(wú)限大、體積無(wú)限小的天體,所有的物理定律遇到黑洞都會(huì)失效。黑洞和中子星是最讓天體物理學(xué)家感到困惑的研究對(duì)象,因?yàn)楹诙礋o(wú)法直接觀測(cè),只能借由間接方式得知其存在與質(zhì)量,通過(guò)觀測(cè)它對(duì)其他事物的影響,才能獲取黑洞存在的信息。

        2019年4月,視界望遠(yuǎn)鏡公布了首張黑洞視界圖像,黑洞視界是光無(wú)法逃脫黑洞巨大引力的區(qū)域。這個(gè)巨大的黑洞,位于橢圓星系M87的中心,距離地球約5500萬(wàn)光年,質(zhì)量是太陽(yáng)的65億倍,直徑幾乎是冥王星軌道的兩倍,在它的核心區(qū)域存在著一個(gè)陰影,周?chē)鷩@著圓形光環(huán)。據(jù)天文學(xué)家推測(cè),這個(gè)黑洞是由一個(gè)星系附近的幾個(gè)黑洞合并之后誕生的。

        7.俯瞰四個(gè)日出和日落——PH1行星

        2012年10月,兩個(gè)業(yè)余天文愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)了一顆與眾不同的行星,在這個(gè)行星所在的系統(tǒng)中,居然有四顆恒星在互相繞轉(zhuǎn)。業(yè)余天文愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)這顆行星后,專(zhuān)業(yè)天文學(xué)家證實(shí)了它的存在。

        這一“四體”系統(tǒng)位于天鵝座,距離地球約5000光年,其中的這顆行星叫做PH1,是一個(gè)氣態(tài)行星,它本身在圍繞一個(gè)雙星系統(tǒng)旋轉(zhuǎn),而同時(shí),還有另一個(gè)雙星系統(tǒng)在繞著這個(gè)雙星系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。

        PH1的大小約是地球的6.2倍,它圍繞兩顆恒星公轉(zhuǎn)一周需要138天,其中一顆恒星的體積是太陽(yáng)的1.5倍,另一顆是太陽(yáng)的0.41倍,另外兩顆恒星在距離這兩顆恒星大約1500億公里的軌道上運(yùn)行。如果PH1上有生物的話,那么它們可以看到天空中有四個(gè)太陽(yáng)在循環(huán)升起和落下。

        8.宇宙中的閃電——GRB 090423

        在2009年4月23日,NASA的“雨燕”觀測(cè)衛(wèi)星捕捉到了一次長(zhǎng)達(dá)十秒的長(zhǎng)伽瑪射線暴發(fā),猶如在宇宙中劃過(guò)的一道閃電。天文學(xué)家將該伽瑪暴命名為“GRB 090423”,并用架設(shè)在夏威夷島上的紅外望遠(yuǎn)鏡以及雙子星北座望遠(yuǎn)鏡,對(duì)該伽瑪暴的紅外線余輝進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),GRB 090423距離地球大約130億光年,該爆炸釋放的能量比太陽(yáng)整個(gè)生命期釋放能量的100倍還要多。

        GRB 090423的紅移值大約為8.2,比此前發(fā)現(xiàn)的所有伽瑪暴的距離都要遠(yuǎn),這也意味著,這顆已經(jīng)死亡的恒星是迄今為止天文學(xué)家觀測(cè)到的最古老、最遙遠(yuǎn)的天體。據(jù)《自然》雜志介紹,該伽瑪暴大約發(fā)生在宇宙大爆炸后的6.3億年,只不過(guò)它的光線直到2009年才到達(dá)了地球。

        9.神秘的流浪星球——CFBDSIR 2149-0403

        “流浪行星”是指不繞任何恒星公轉(zhuǎn)的行星,它們之所以流浪,或是因?yàn)槭艿狡渌行堑忍祗w的引力影響,而被拋出原本繞著公轉(zhuǎn)的行星系統(tǒng),或是因?yàn)樵谛行窍到y(tǒng)形成期間被彈射出原來(lái)的行星,以至于流浪在星系和宇宙之中。

        2011年,科學(xué)家通過(guò)重力微透鏡首次證明了星際行星的存在。2012年,加拿大蒙特利爾大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆神秘的流浪行星,并將其命名為“CFBDSIR 2149-0403”,這是科學(xué)家第一次找到真實(shí)存在的“流浪行星”。

        CFBDSIR 2149-0403距離地球100多光年,質(zhì)量是木星的七倍,表面溫度有近400攝氏度??茖W(xué)家們利用世界上最先進(jìn)的天文設(shè)備對(duì)其進(jìn)行了光譜分析,遺憾的是,他們?nèi)匀粵](méi)有確定這顆行星的身份。據(jù)他們推斷,這顆流浪行星的來(lái)源有兩種可能:一是質(zhì)量為木星2~13倍的氣態(tài)巨行星,年齡還不到5億年;二是質(zhì)量為木星2~40倍的褐矮星,且金屬度較高,年齡約為20~30億年。褐矮星是一種失敗的恒星,是因質(zhì)量太小而無(wú)法在核心點(diǎn)燃聚變反應(yīng)的氣態(tài)天體,雖然它的體型通常要比一般的氣態(tài)巨行星大,但二者之間的差別不是很明顯,這也是CFBDSIR 2149-0403身份成疑的原因所在。

        10.太陽(yáng)系中最可能出現(xiàn)生命的星球——泰坦星

        雖然目前在太陽(yáng)系還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)智慧生命存在的跡象,但科學(xué)家們從未停止過(guò)尋找地外生命的腳步。首先,氣態(tài)行星存在生命的可能性很小,因?yàn)槠渚嚯x太陽(yáng)太遠(yuǎn),又特別龐大,導(dǎo)致生命很難孕育生存。而在類(lèi)地行星中,科學(xué)家對(duì)水星和金星進(jìn)行了多次探測(cè),幾乎已否定了生命的存在,火星車(chē)在火星上工作了十幾年,目前也還未發(fā)現(xiàn)有生命跡象。

        于是,科學(xué)家們將目光投向了這些行星的衛(wèi)星上。在太陽(yáng)系,八大行星的衛(wèi)星就有近200個(gè),而且許多衛(wèi)星上都有水資源、大氣和海洋,這些都被認(rèn)為是生命存在的重要條件。其中,“泰坦星”是經(jīng)科學(xué)家篩選后,被認(rèn)為最有可能存在生命的星球。

        泰坦星又俗稱(chēng)“土衛(wèi)六”,是土星最大的衛(wèi)星。它是太陽(yáng)系中唯一擁有濃密大氣層的衛(wèi)星,也是除地球外太陽(yáng)系唯一表面有液態(tài)物質(zhì)的星球。泰坦星的大氣中有95%是氮?dú)猓?%是甲烷和微量的其他氣體,它是太陽(yáng)系中除地球外唯一富含氮?dú)獾男乔?。泰坦星的地下還存在著液態(tài)海洋,蘊(yùn)含的水總量是地球的幾十倍??茖W(xué)家認(rèn)為,泰坦星這種奇特的環(huán)境與早期的地球很相近,即使現(xiàn)在沒(méi)有生命,也有可能在十幾億年后孕育出生命,成為第二個(gè)地球。

        11.鉆石星球——水瓶座一顆古老的白矮星

        2014年,來(lái)自美國(guó)威斯康星大學(xué)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一顆古老的恒星化石,因?yàn)樗厦娴奶冀Y(jié)晶和鉆石成分相似,所以媒體在報(bào)道中將它稱(chēng)作“鉆石星球”。

        這顆鉆石星球位于水瓶座,距離地球約900光年,是迄今為止科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的年齡最老、也最為暗淡的白矮星。其表面溫度非常低,以至于它上面的碳都結(jié)晶了,形成了這樣一顆和地球差不多大小的鉆石星球。參與這一發(fā)現(xiàn)的威斯康星大學(xué)教授戴維·卡普蘭表示:“這真是一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn),事實(shí)上它就一直在那里,只是它太暗了,所以讓天文學(xué)者們很難找。”

        白矮星是一顆質(zhì)量與太陽(yáng)接近的恒星死亡后留下的超高密度的內(nèi)核殘骸,其大小與地球相仿,主要物質(zhì)成分是碳和氧。白矮星會(huì)在死亡后的數(shù)十億年里逐漸冷卻、變暗,比如上面發(fā)現(xiàn)的這顆鉆石星球,其年齡可能有110億年,幾乎與銀河系相當(dāng)。

        12.比太陽(yáng)系還古老——Trappist-1星系

        《天體物理學(xué)》雜志上刊登的一篇最新研究顯示,科學(xué)家們推算Trappist-1星系比太陽(yáng)系更古老。這項(xiàng)研究由美國(guó)加州大學(xué)的天文學(xué)家和NASA外行星探索計(jì)劃項(xiàng)目的科學(xué)家共同參與,他們通過(guò)測(cè)算Trappist-1圍繞星系中心的運(yùn)行速度、磁場(chǎng)活動(dòng)、密度、吸收線、表明重力、金屬性,推測(cè)出Trappist-1的年齡介于5.4~98億年之間,大約是太陽(yáng)系的兩倍。

        Trappist-1星系距離地球只有40光年,由7顆與地球大小相當(dāng)?shù)男行菄@著一顆紅矮星組成。其中,有三顆衛(wèi)星被科學(xué)家認(rèn)為有可能適宜生命居住。科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn),Trappist-1中有兩顆行星的軌道足夠接近,它們可以相互產(chǎn)生強(qiáng)大的潮汐,這不僅可以為火山活動(dòng)提供燃料,還可以幫助維持大氣,并將熱量傳遞到其他寒冷的行星,這讓智慧生命存在的可能性變得更高。

        [譯自西班牙《真有趣》]

        編輯:劉婷

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