太空幾乎是一個完美的真空,充滿了宇宙的空洞。簡而言之,地心引力是罪魁禍首。但是要真正理解我們宇宙的真空,我們必須花點時間來理解真空到底是什麼。
那麼,什麼是真空,為什麼太空不是真正的真空呢?根據定義,真空是沒有物質的。太空幾乎是絕對的真空,不是因為引力,而是因為它幾乎是空的,這種空導致了極低的壓力。雖然不可能在地球上完全模擬太空,但科學家們可以創造出被稱為部分真空的極低壓力環境。
「理解真空的概念幾乎是陌生的,因為它與我們的存在方式非常矛盾,」紐約市美國自然歷史博物館天體物理部資深科學家傑基·費爾蒂(Jackie Faherty)說。我們作為人類的經歷完全局限於宇宙中非常稠密、擁擠和動態的部分。所以,我們可能很難真正理解虛無或空虛,她說。但在現實中,對我們來說在地球上正常的東西,實際上在宇宙的背景下是罕見的。
引力為王
根據美國國家航空航天局(NASA)的數據,宇宙的平均密度為每立方米5.9質子(一種帶正電的亞原子粒子)。但是,引力會導致宇宙中的物質聚集,從而放大宇宙某些區域的空虛。
基本上,任何兩個有質量的物體都會相互吸引。換句話說,物質喜歡圍繞著其他物質。在太空中,引力將附近的物體拉得更近。它們的集體質量一起增加,更多的質量意味著它們可以產生更強的引力,從而將更多的物質吸引到他們的宇宙簇中。質量增加,然後是引力,然後是質量,最終成為了一種失控效應。
當這些引力熱點吸引附近的物質時,它們之間的空間被疏散,形成了所謂的宇宙空洞。但是宇宙並不是這樣開始的。宇宙大爆炸後,宇宙中的物質分散得更加均勻,幾乎就像一團霧。但經過數十億年的時間,引力已經將這些物質聚集成小行星、行星、恆星、太陽系和星系,並在它們之間留下了星際、星際和星際空間的空隙。
但即使是太空的真空也不是真正的純淨。在星系之間,每立方米只有不到一個原子,這意味著星際空間並不是完全空的。然而,它的物質遠遠少於人類在地球實驗室中所能模擬的任何真空。