宇宙已經存在了大約137億年,但它仍然保留著許多謎團,一直困擾著天文學家,一直延續到今天。從暗能量到宇宙射線,到我們太陽系的獨特性,不乏宇宙奇觀。
《科學》雜誌總結了今天主要天文學家提出的一些最令人困惑的問題。
第一站:暗能量
什麼是暗能量?
暗能量被認為是以越來越快的速度將宇宙拉開的神秘力量,天文學家用暗能量來解釋宇宙加速膨脹。這種難以捉摸的力量尚未被直接探測到,但暗能量被認為約佔宇宙的73%。
暗物質有多熱?
暗物質是一種無形的質量,被認為佔宇宙的23%。暗物質有質量,但無法看到,因此科學家根據暗物質對常規物質施加的引力推斷其存在。
研究人員仍然對暗物質的特性感到好奇,比如暗物質是否像許多理論預測那樣是冰冷的,或者暗物質是否更暖和。
失蹤的中子在哪裡?
暗能量和暗物質結合在一起,佔據了宇宙的95%,常規物質佔宇宙的5%。但是,研究人員一直困惑地發現,超過一半的常規物質是缺失的。
這個丟失的物質稱為中子,它是由質子和電子等粒子組成大部分宇宙可見物質的質量。
一些天體物理學家懷疑,在星系之間,在被稱為熱熱星系間介質的物質中,可能發現缺少的中子物質,但宇宙中缺失的中子仍然是一個備受爭議的話題。
星星如何爆炸?
當巨大的恆星耗盡燃料時,它們就以巨大的爆炸(稱為超新星)結束生命。這些壯觀的爆炸是如此明亮,可以短暫地超過整個星系。廣泛的研究和現代技術已經揭示了關於超新星的許多細節,但這些大規模爆炸是如何發生的仍然是一個謎。
科學家們渴望了解這些恆星爆炸的機能,包括恆星在以超新星點火之前發生的情況。
什麼重新離子化了宇宙?
宇宙起源被廣泛接受的大爆炸模型表明,宇宙在大約137億年前作為一個炎熱的密集點開始。
早期的宇宙被認為是一個動態的地方,大約130億年前,它經歷了一個所謂的重新電離時代。在此期間,宇宙的氫氣霧正在消散,並首次變得半透明到紫外線。長期以來,科學家們一直對導致這種電離發生的原因感到困惑。
能量最大的宇宙射線的來源是什麼?
宇宙射線是高能粒子,從外層空間深處流入太陽系,但這些帶電亞原子粒子的實際起源讓天文學家困惑了大約一個世紀。
最高能的宇宙射線非常強,其能量比人造對撞機產生的粒子大1億
倍。多年來,天文學家一直試圖解釋宇宙射線的起源,然後流入太陽系,但事實證明,宇宙射線的來源是一個持久的天文謎團。
為什麼太陽系如此奇怪?
當其他恆星周圍的外星行星被發現時,天文學家們試圖解決和了解我們自己的太陽系是如何形成的。
太陽系內行星的差異沒有簡單的解釋,科學家們正在研究行星是如何形成的,希望更好地掌握太陽系的獨特特性。
事實上,一些天文學家說,這項研究可能會從探索外星世界中得到推動,特別是如果他們在對太陽系外行星系統的觀測中出現模式的話。
為什麼太陽的日冕這麼熱?
太陽的日冕是它的超熱外層大氣,那裡的溫度可以達到驚人的1080萬華氏度(600萬攝氏度)。
太陽物理學家一直對太陽如何重新加熱日冕感到困惑,但研究指出,可見表面下的能量與太陽磁場中的過程之間是一種聯繫。但是,日冕加熱背後的詳細機制仍然未知。