本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列徵文賽。
那些至今仍然讓天文學家感到困惑亟待解決的問題都是什麼?
令天文學家困惑的問題之一就是在星系中(如銀河系)是如何以一種不可持續的速率來形成新的恆星(美國國家航空和宇宙航行局(NASA )/噴氣推進實驗室)
1. 什麼是費米氣泡
它可不是一種罕見的消化系統紊亂。費米氣泡是從從銀河系中心放射出來並在銀道面上下延伸20000光年的巨大的神秘的結構。這種奇怪的現象在2010年首次被發現,它是由超高能的伽馬射線和X射線輻射引起的,肉眼是看不見的。科學家們假設伽馬射線可能是來自於星系中巨大的黑洞吞噬恆星而形成的衝擊波。
2. 矩形星系
「看!在天上……有個矩形一樣的東西???」在今年早些的時候,天文學家們在距離可見宇宙7000光年遠的地方發現了這個特殊的矩形天體:這個星系 (在天體資料庫中編號074886),它或多或少的都像是一個矩形。然而大多數的星系形狀都是碟形、立體的橢圓形或者是不規則的斑點狀。一些人推測這種形狀是由於兩個螺旋狀的星系相互碰撞形成的,但是目前沒人知道原因。
3. 月球的磁場
月球的未解之謎之一——為什麼部分月殼看起來是有磁場的,幾十年來這個問題一直吸引著天文學家,甚至還在小說和電影《2001:太空漫遊》激發了被埋葬的神秘「巨石」的靈感。但是一些科學家認為他們可能最終會有一個合理的解釋。在使用電腦模型分析月殼之後,研究者們認為月球的磁性可能是45億年前一個120英裡(約193千米)寬的小行星與月球南極相撞分散了帶磁力的物質形成的。不過還有一些人認為磁場可能與其他小的、較新的影響有關。
4. 為什麼脈衝星會發出脈衝
脈衝星是遙遠的、快速旋轉的中子星,它定期發射一束電磁輻射,像是一個旋轉的燈塔用它的光束掃過海岸線。雖然它第一被發現實在1967年,但是科學家們數十年來也非常想知道是什麼原因引起這些恆星去發射脈衝,還有就是什麼原因導致脈衝星偶爾停止發射脈衝。然而在2008年,當一個脈衝星突然停止發射脈衝長達580天,科學家們的觀察使他們斷定脈衝星一「斷」一「續」期間是磁流以某種方法使恆星自轉減速有關。
5. 什麼是暗物質
天體物理學家經常會觀察暗能量的影響,且暗能量約佔宇宙的70%。但是它在宇宙中不是唯一的暗物質:它的25%是由一個完全獨立的物質被稱作暗物質的東西組成的。用望遠鏡和肉眼根本看不到它,它既不會反射也不會吸收可見光(或者任何形式的電磁輻射),但是它的引力效應在運動中的星系團和獨立的恆星之間被證實了。雖然暗物質研究相當的困難,但是還有許多的科學家推測它可能由亞原子粒子組成的,而亞原子粒子又與那些圍繞在我們身邊構成我們能看見的物質的原子是完全不同的。
從頭到尾,這個最新發現的伽馬射線氣泡延伸了50000光年,也可以說它約有銀河系直徑的一半那麼長,我們可以用這個圖片來說明(美國國家航空和宇宙航行局-哥達德太空飛行中心)
6. 星系的循環系統
在最近幾年,天文學家注意到在星系中形成一顆新的星體的速度似乎會消耗比他們所擁有的更多的物質。例如,銀河系每年似乎會使一個恆星質量的塵埃和氣體轉變成一顆新的星體,不過銀河系中也沒有多餘的物質讓它保持很長時間。然而一份關於遙遠星系的最新研究可能提供了答案:天文學家們了解到被星系驅逐的氣體又會流回到它的中心。如果星系循環這種氣體是為了產生新的星體,那麼它的發現就像是在解決失蹤的原始物質過程中發現了一塊拼圖。
7. 鋰元素都去哪啦?
宇宙大爆炸的模型表明宇宙中的鋰元素是很豐富的。這種情況下,這個謎團就很容易解決了:可是它並不是這樣的。通過對古代恆星的觀察,與宇宙大爆炸產生的物質最相似的物質要比理論模型預測的鋰的數量要低兩到三倍。最新的研究表明一些鋰元素可能被混合到其他恆星的中心,遠遠超出我們望遠鏡的可視範圍,而理論學家認為軸粒子(假設的亞原子粒子)可能吸收了質子並且減少了在宇宙大爆炸之後一段時期內被創造出來的鋰元素的數量。
8. 地球之外還有生命存在嗎?
1961年,天體物理學家弗蘭克 德雷克設計了一個具有很大爭議的方程:把外星生命存在的各項可能性相乘(產星率、擁有行星的恆星的比率、適合生命生存的行星比率……)。他推測在其他行星存在外星生物是非常有可能的。唯一的問題是:雖然存在著羅斯威爾陰謀論者,我們也從來沒聽過任何關於外星人的信息。最近發現遙遠的行星在理論上可能存在生命,如果我們一直尋找,我們就越有希望發現外星人。
9. 宇宙將如何結束?【注意:潛在的劇透警告】
如今的我們相信宇宙起源於大爆炸。但是宇宙又會怎麼走向終結?基於一系列的因素,理論學家們得出結論:宇宙的命運可能會取決於完全不同的幾種形式之一。如果暗能量的數量不足以抵抗重力的壓縮力,整個宇宙可能陷入一個奇點——大爆炸一個鏡像,被稱為大危機。最近有新發現表明一個大擠壓比大冷寂發生的可能性小。在大冷寂中,暗能量迫使宇宙進入一種緩慢的,漸進式的膨脹過程,剩下的就都是一些燃燒的恆星和死去的行星在略高於絕對零度的溫度下徘徊。如果有足夠的暗能量能夠壓倒其他的所有力量,大撕裂的場景就可能發生。在大撕裂中,所有的星系、恆星甚至是原子都會被撕裂。
10. 穿過多重宇宙
理論物理學家推測我們的宇宙可能並不是唯一的一種。這個理論認為我們的宇宙存在在一個氣泡中,多個不同的宇宙被包含在其各自不同的氣泡中。在其他的宇宙中,物理常數——甚至是物理定律——都是完全不一樣的。儘管理論與科幻小說相似,天文學家目前仍在尋找實物證據:來自於宇宙大爆炸中在宇宙背景輻射中被留下的圓盤形模式,這個可能表明它與其他宇宙相撞的證據。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. 海苔色- smithsonianmag
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