八大天文之謎

佚名

近日，美國《科學(xué)》雜志評(píng)選出八大天文之謎。

暗能量是什么

20世紀(jì)20年代，天文學(xué)家愛德文·哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙并非靜止不動(dòng)，而是不斷膨脹的。1998年，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)遙遠(yuǎn)的超新星進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)宇宙在很久以前的膨脹速度低于現(xiàn)在。對(duì)宇宙加速膨脹現(xiàn)象進(jìn)行解釋，促使科學(xué)家提出暗能量理論。

科學(xué)家認(rèn)為暗能量在宇宙中的比重近73%，并且難以捉摸，科學(xué)家一直未能直接觀測(cè)到它的存在?？茖W(xué)作家阿德里安·喬表示：“暗能量可能永遠(yuǎn)不會(huì)暴露其本來面目。不過，科學(xué)家仍比較樂觀，認(rèn)為通過研究能夠揭示暗能量的起源?！?/p>

暗物質(zhì)是什么

20世紀(jì)六七十年代，華盛頓卡內(nèi)基研究所的天文學(xué)家沃拉·魯賓，對(duì)星系內(nèi)不同位置的恒星速度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)處于星系中央的恒星速度幾乎與外側(cè)恒星的速度沒有任何差異。這一發(fā)現(xiàn)似乎有悖于基本的牛頓物理學(xué)定律。按照牛頓的物理學(xué)定律，星系外側(cè)的恒星速度應(yīng)該更慢。

天文學(xué)家用一種看不見的質(zhì)量解釋這一現(xiàn)象，也就是暗物質(zhì)。研究人員根據(jù)其對(duì)正常物質(zhì)產(chǎn)生的引力，推斷暗物質(zhì)的存在。

阿德里安表示：“科學(xué)家仍不知道暗物質(zhì)是什么。幾年內(nèi)，物理學(xué)家有可能探測(cè)到暗物質(zhì)粒子?！?/p>

消失的重子哪兒去了

暗能量和暗物質(zhì)構(gòu)成了大約95%的宇宙，正常物質(zhì)僅構(gòu)成余下的5%。然而在正常物質(zhì)中，也有超過一半消失了蹤影，它們的去向成為不解之謎。所謂的重子物質(zhì)構(gòu)成了質(zhì)子和電子等粒子，這兩種粒子在宇宙可見物質(zhì)中占相當(dāng)大的比重。

據(jù)天體物理學(xué)家推測(cè)，消失的重子物質(zhì)可能存在于星系之間，被稱為“溫?zé)嵝窍惦H介質(zhì)”。尋找消失的重子仍舊是天文學(xué)家首先要揭開的謎團(tuán)之一，因?yàn)閷?duì)它們進(jìn)行觀測(cè)，有助于科學(xué)家了解宇宙和星系的結(jié)構(gòu)如何隨時(shí)間推移發(fā)生變化。

恒星如何發(fā)生爆炸

當(dāng)大質(zhì)量恒星耗盡燃料并走向死亡時(shí)便會(huì)發(fā)生大爆炸，也就是形成超新星。超新星爆炸的亮度可在短時(shí)間內(nèi)超過整個(gè)星系。巴塔查爾吉表示：“最近幾年在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域取得的進(jìn)步，允許天文學(xué)家對(duì)恒星的內(nèi)部狀況進(jìn)行模擬，以便進(jìn)一步了解恒星爆炸的機(jī)制。不過，很多細(xì)節(jié)仍是一個(gè)未知數(shù)，例如爆炸如何發(fā)生，又與哪些內(nèi)部因素有關(guān)?！?/p>

宇宙射線來自何處

宇宙射線的來源一直困擾著天文學(xué)家，他們用了一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間研究這些高能粒子的來源。宇宙射線是帶電亞原子粒子，主要包括質(zhì)子、電子以及基本元素的帶電核。在從銀河系其他地區(qū)進(jìn)入太陽系后，宇宙射線的移動(dòng)路線會(huì)因太陽和地球磁場(chǎng)的影響發(fā)生彎曲。

《科學(xué)》雜志的丹尼爾·克萊里表示：“在對(duì)宇宙射線進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的研究之后，來自宇宙的絕大多數(shù)能量仍非常神秘莫測(cè)，科學(xué)家仍需進(jìn)行多年的研究，才有可能揭開它們的神秘面紗。”

宇宙如何再離子化

大爆炸理論是被普遍接受的宇宙起源和演化理論?？茖W(xué)家埃德溫·卡特里德奇表示：“在大爆炸后大約40萬年，質(zhì)子和電子平靜下來，相互吸引，最后進(jìn)入中性氫原子。突然間，此前散射電子的質(zhì)子在宇宙中自由穿行?！?/p>

幾億年后，電子被原子剝離?？ㄌ乩锏缕嬲f：“宇宙的膨脹讓質(zhì)子和電子處于分散狀態(tài)，新的能量源讓它們?cè)俅谓Y(jié)合在一起?！Ｗ訙瑯颖粵_淡，絕大多數(shù)質(zhì)子能夠在不受到阻礙的情況下移動(dòng)。因此，宇宙內(nèi)的絕大多數(shù)物質(zhì)變成可以傳輸光線的離子化等離子體，一直存在至今?！?/p>

日冕為何擁有驚人溫度

太陽的超熱外層大氣層被稱為日冕，溫度在50萬℃～600萬℃之間。克爾表示：“研究太陽的物理學(xué)家，一直無法理解太陽如何為日冕補(bǔ)充熱量?！?/p>

天文學(xué)家認(rèn)為，日冕的熱量與可見日表下方的能量有關(guān)，能量在太陽磁場(chǎng)內(nèi)處理?？藸栒f：“對(duì)于磁場(chǎng)如何輸送能量，科學(xué)家正在進(jìn)行激烈討論，能量在抵達(dá)日冕后如何積聚，更是一個(gè)讓人感到困惑的謎團(tuán)?！?/p>

太陽系為何如此怪異

我們所在的太陽系擁有一系列特征：處在最內(nèi)側(cè)的四顆行星均擁有多巖外殼和金屬核心，外側(cè)的4顆行星彼此相差甚多，每一顆都有其特征?？茖W(xué)家一直對(duì)行星形成過程進(jìn)行研究，希望了解太陽系如何形成。

《科學(xué)》雜志特約撰稿人理查德·克爾指出：“對(duì)環(huán)繞其他恒星的行星進(jìn)行觀測(cè)能夠給我們帶來幫助。隨著發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量越來越多，并對(duì)其進(jìn)行研究，科學(xué)家能夠進(jìn)一步了解行星的多樣性。”