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幾乎所有恆星都是在宇宙中創造的,黑洞是宇宙的調光器



北京時間9月16日消息,據國外媒體報導,我們的人類世界沐浴在光明中。 首先,地球的光照面每秒接收大約10萬億光子/平方厘米。 這些光子來自遙遠的天然巨型熱核反應堆的外層,這就是我們所說的太陽。 然後,有光子在任何立方厘米的開放空間中徘徊。有些是130億年前熱大爆炸留下的微波,而另一些是遠處的恆星和宇宙中各種天體物理學現象產生的光子。

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我們還充滿了來自地球的人造電磁輻射。 我們溫暖而柔軟的人類是強大的紅外線信標行走裝置。 我們神奇的化學新陳代謝可以將能量轉化為熱量,並向環境發射光子。 如果您戴上一副可以感應電磁波譜的紅外波長的眼鏡,就會看到一個輻射的世界:這是您自己的燈光,貓狗,寵物鸚鵡,甚至是拍打著翅膀的昆蟲。 來自身體上一小塊肌肉的光。

但是,當我們將目光投向廣闊的宇宙時,我們的輻射世界在宇宙中顯得有些不尋常了,這一點變得越來越明顯。 最明亮的暗示之一是,每當太陽下山時,我們的世界就會陷入黑暗。 如果我們生活在一個真正無限且永恆不變的宇宙中,那麼無論我們走到哪裡,只要抬頭仰望就可以看到滿是星空的天空。 所有恆星無限堆疊,因此到處都應可見光。 。

這有點矛盾,不是嗎? 在宇宙學中,我們稱其為“ Obers悖論”,這是德國天文學家Oberst在1823年提出的。儘管Oberst試圖用數學方法解決這個歷史悠久的問題,但他仍然未能為“為什麼是宇宙學說”提供一個很好的答案。宇宙大都是黑暗的?” 最後,是埃德加·愛倫·坡(Edgar Allan Poe)在1848年首次對奧伯斯特的悖論做出了合理的解釋。坡的定性分析是,也許宇宙還太年輕,以至於無法用光填充天空。

奧伯斯特悖論的現代解釋有一些微妙之處,但實際上可以歸結為我們沒有生活在一個無限永恆的宇宙中。 宇宙不僅受到年齡的限制,而且製造恆星(具有有限壽命)的歷史也非常複雜,宇宙也在膨脹,稀釋了遠方到達我們的光的強度。 因此,我們頭頂上的天空看起來光線不均勻,並且與我們所生活的日常環境相比,大多數宇宙特別喜歡“吞噬”光子。

但是故事並沒有就此結束,因為在恆星的歷史中有一些奇怪的事情。 首先,這與恆星的實際形成有關。 儘管我們對單個恆星或恆星團形成的基本物理原因和過程有(仍然是不完整的)信心十足的理解-從重力凝結和星際介質的坍塌開始,但是對於整個星係而言,事情變得更加棘手。

過去三十年的研究表明,大約在100億到110億年前,整個宇宙的“造星”活動達到了頂峰。 從那時起,儘管仍然不時在宇宙中形成新的恆星,但恆星形成的頻率卻比以前要低得多。 基本上可以說,宇宙可以製造的恆星幾乎佔了恆星的95%。 將來,新出生的恆星將越來越少,在此期間偶爾會發生星系合併或其他緊急情況。

但是這裡仍然有一個大問題。 什麼限制了宇宙可以製造的恆星數量? 這也是天文學討論的持久話題,尤其是經常提及的與單個星系中恆星組成有關的話題。 例如,我們當前的宇宙學範式(或大多數科學家認可的範式)是,我們生活在一個以暗物質為主的宇宙中,而在這個以暗物質為主的宇宙中,最大的星系應僅在最近形成,它由低層,重力推動並合併的小星系。 但是,如果仔細研究這些巨大的星系,您會發現它們中的大多數是由較早的恆星組成的,這表明它們至少存在了很長時間。

為了解釋這一點,天文學家引入了“淬火”的概念。 在此過程中,某些活動會抑製或阻止星系中新星的形成。 毫不奇怪,您需要一個非常強大的機制來抑製或阻止如此大規模的造星活動。 那麼,這背後最大的懷疑是存在於大多數星系中心的超大質量黑洞。 這些黑洞會吞沒周圍的一切。 當物質接近黑洞的表面時,它們以光子和粒子的形式釋放能量。 這種向外輻射的能量只會吹走可能逐漸冷卻並凝結成新星的星際氣體,從而抑制了新星的形成。

當然,我們仍然不太了解這個特定過程。 但是,有一個非常誘人的新線索,即超大質量黑洞的質量似乎與星系中恆星的總質量有關。 這個線索非常令人驚訝,因為即使質量超過太陽質量十億倍的超大質量黑洞也具有與太陽相同的大小。 因此,直徑為數万光年的星系實際上可能與其中心的小點密切相關。

對此的一種解釋是存在一種脈衝反饋機制。 如果黑洞通過吞嚥形成新恆星的相同星際氣體而生長,則該過程還將導致黑洞自身吞噬輻射能,然後輻射和吸收的能量被吹走,黑洞會長大的。 星際氣體還阻止了整個星系的造星活動。 在這種機制下,黑洞的質量和星系中的恆星總數始終處於其整個生命週期中同時增長的狀態。

這也是黑洞最奇怪的特徵之一。 儘管宇宙是朝著黑洞表面的“單向運動”空間和時間曲線,並且沒有任何東西可以逃脫,但是黑洞也可以為宇宙中觀察到的一些最明亮和最深遠的現象提供解釋。 這些現象反過來可能極大地限制了宇宙中恆星的數量。 它們在抑制光在宇宙中的積累中也起著作用。 有句老話說,沒有黑暗就沒有光。 對於宇宙,我們可以這樣說:沒有光,就沒有黑暗。 (雲林)