宇宙本身會發光?太空是黑暗的,但科學家發現有一半屬未知光源!

2020-12-05 八兩科學

抬頭仰望夜空,除了繁星點點,剩下的是一片漆黑。如果沒有恆星、星系和其他所有已知能發出可見光的天體,宇宙本身會發光嗎?天文學家數十年來一直嘗試回答這個難題,然而沒有人能說出個所以然。但現在,科學家終於有了一點眉目,不過也無法解釋到底是什麼。

根據美國國家科學基金會(NSF)國家光學紅外天文研究實驗室(NOIRLab)的天文學家勞爾(Tod Lauer)及團隊發表於《天文物理期刊》的一項研究指出,他們分析了NAS「新視野號(New Horizons)」探測器拍攝的一些「空白」區域圖像。在排除了太陽光、銀河系本身散射的光、探測器本身可能產生的雜散光、以及附近所有星系的光後,結果仍然會有大量無法解釋的光線。

新視野號探測器於2006年發射的,目的是為了探索冥王星和柯伊伯帶。在2015年飛越冥王星後往柯伊伯帶方向前進,目前距離地球大約有64億公裡。這個距離很重要,因為它已遠離了內太陽系,意味著探測器遠離了主要的光汙染源,基本上檢測不太到來自宇宙本身的微弱光信號了。例如,在地球和內部太陽系周圍,空間中充滿了塵埃粒子,這些塵埃粒子被太陽照亮,在整個天空中產生了漫射的輝光。但是在新視野號當前位置,塵埃不是問題,而且太陽光照強度弱了很多。

為了試圖檢測出微弱的宇宙輝光,勞爾團隊分析了由探測器拍攝的照片,發現了很多存在空白區域的圖像。然後進一步處理這些圖像,以去除所有已知的可見光源。他們發現一旦它們去除了恆星發出的光,再加上銀河系發出的散射光,以及相機產生的任何雜散光,圖像上就會留下來自我們銀河系之外的光。接著他們又把銀河系外的光去掉,發現還有很多無法解釋、未知的光。

更令團隊驚訝的是,這些神秘未知光源的光量大約等於來自已知星系的所有光量。那些光從何而來呢?團隊猜測也許在哈伯太空望遠鏡等儀器無法探測到的太陽系外,還有很多無法識別的星系,又或者可能有更多超出科學家預期的灰塵幹擾了測量結果。或者更奇特的解釋是宇宙有尚未發現的新現象會產生可見光,甚至可能與暗物質有關。

而想知道宇宙是由什麼組成的,首先需要先了解宇宙有多少光,因此弄清楚神秘的未知光源非常重要。

那麼宇宙本身會發光嗎?

就目前的宇宙學而言,宇宙起始於138億年前的大爆炸(Big Bang),爆炸之初先是經歷了強子、輕子時期,然後進入了光子時期。雖然宇宙能量由光子主導,但那時宇宙溫度即使冷卻了很多也仍高達10億K(kevin),因此即使有光,光也無法穿透密集的等離子體。直到38萬年後,宇宙溫度繼續冷卻到約3000K,原子核和電子開始結合成原子,大爆炸中形成的所有光子都可以自由流動了,形成了宇宙微波背景(CMB),也就是宇宙中的第一縷光。

光是一種能量,不被肉眼所見,我們所見的光的顏色是由它的波長決定。事實上,沒有光就沒有顏色,同時並非所有的光都一樣。另外在2002年的一份研究顯示,科學家整合了宇宙中所有恆星、星系發出的光,算出了宇宙當前平均的顏色為淡棕褐色。不過隨著時間的消逝,宇宙的一切終將回歸黑暗。

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