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12种神奇的宇宙现象

2019-11-15 03:44:48 《海外文摘》 2019年11期

玛努埃尔·塞拉

1.遥远的能量大炮——ULAS J1120+0641类星体

ULAS J1120+0641是迄今为止发现的最远且最明亮的类星体,距离我们大约129亿光年,也就是说,它是在宇宙大爆炸后的8亿年形成的。

之所以称它为“能量大炮”,是因为它比一般的恒星要亮数亿倍,它的辐射功率也达到了一个惊人的数量级,大约为10兆,是太阳的60万亿倍。而其他一般的星系,整个星系的辐射功率都达不到这个量。據科学家推断,这颗星体的辐射功率由一个质量巨大的黑洞推动,其质量是太阳的20亿倍。

发现这颗类星体的过程也相当艰难,欧洲的天文学家用英国皇家红外波段天文望远镜观测了五年,先后共观测2000万个天体后,才发现了它。对此,英国伦敦帝国学院的天体物理学家丹尼尔·莫洛克表示:“天文观测是一项非常漫长而枯燥的工作,宇宙中有数不尽的天体,要在其中找到一颗特殊而有意义的天体,简直比在沙中取金还要难,而且极考验研究人员的耐心和运气。”

2.不是只有大行星才有光环——女凯龙星

不久前,人们还以为只有像土星、木星、天王星和海王星这些比地球还大的行星才有光环。然而,在2014年,巴西的天文学家发现了一颗带光环的小行星——女凯龙星,它的直径只有250公里,是月球的1/14,但仍有两条光环。天文学家推测,这些光环可能是天体碰撞的遗迹,如果真是如此的话,这就会给“卫星是由更细碎的物质碰撞聚集而成”这一观点提供依据。

参与这一发现的巴西国家天文台科学家雷内·杜福德表示:“我们当时并不是为了要寻找光环,因为我们根本没想到像女凯龙星这么小的天体也能拥有光环,所以这个发现,以及我们看到的关于女凯龙星的大量细节,完全是意外的惊喜。”

3.衰老的红色巨星——U ANTLIAE

2017年9月,智利的ALMA射电望远镜捕捉到了一个令人震惊的美丽画面:一颗处于生命周期末端的红色巨星U ANTLIAE,正被自身所排出的物质包围着。据科学家推断,太阳在50到60亿年后可能也会经历类似阶段。

U ANTLIAE被发现于上世纪80年代末,它是一颗超巨星,在大约2700年前,它经历了一段时期的快速质量损失,形成了一个非常薄的球形壳体,壳体主要由含有碳和氢元素的化合物组成。根据研究人员的说法,对于像U ANTLIAE这样处在生命周期末端的星体的研究,有助于解开在早期宇宙中星系是如何演化的谜题。

4.大胖子——银河系中的超级星系团

宇宙中存在很多星系,距离较近的星系之间存在很强的引力作用,由此会形成星系群,甚至星系团。ACT-CLJ0102-4915是目前发现的最大的宇宙早期星系团,它的质量是太阳的3000万亿倍,所以天文学家们给这个巨大的星系起名为“El Gordo”,是西班牙语中“大胖子”的意思。

根据NASA公布的研究显示,“大胖子”星系团是迄今为止发现的最大、最热、最亮的X射线星系团之一。它距离我们超过72亿光年,这意味着我们现在看到的“大胖子”,是它在72亿年前的样子。科学家推断,“大胖子”是由两个星系团碰撞而成,它们的碰撞速度可能达到每小时数百万公里。但这类星系团的具体形成方式仍然未知,因为这取决于暗物质和暗能量。

5.星际空间的雪茄——OUMUAMUA

2017年10月,位于夏威夷的泛星1号望远镜观测到一个让天文学家们感到困惑的景象:一个雪茄状的天体正在以极高的速度向着太阳飞去,并且即将进入太阳系行星轨道中。

在紧急磋商后,天文学家们首先排除了该天体会对地球造成威胁的可能性,但是对于这个神秘的天体究竟是何物,天文学家们还没有定论,于是他们就给这个天体起名为“OUMUAMUA”,在夏威夷当地语言中表示“来自远方的访客”。

OUMUAMUA出现后,全球各地的天文机构立即启动了紧急预案,动用了几乎所有设备对其观测。初步的观测表明,OUMUAMUA外表呈雪茄状,长约400米,宽约40米,飞行速度极快,约为每小时31.5万公里。天文学家确认,OUMUAMUA是人类首次发现的太阳系外小行星,也就是说,它来自于遥远的宇宙空间,只是暂时路过太阳系而已,而且未来也不会第二次来到太阳系。

6.宇宙中的吞食者——黑洞

黑洞是宇宙空间内存在的一种密度无限大、体积无限小的天体,所有的物理定律遇到黑洞都会失效。黑洞和中子星是最让天体物理学家感到困惑的研究对象,因为黑洞无法直接观测,只能借由间接方式得知其存在与质量,通过观测它对其他事物的影响,才能获取黑洞存在的信息。

2019年4月,视界望远镜公布了首张黑洞视界图像,黑洞视界是光无法逃脱黑洞巨大引力的区域。这个巨大的黑洞,位于椭圆星系M87的中心,距离地球约5500万光年,质量是太阳的65亿倍,直径几乎是冥王星轨道的两倍,在它的核心区域存在着一个阴影,周围围绕着圆形光环。据天文学家推测,这个黑洞是由一个星系附近的几个黑洞合并之后诞生的。

7.俯瞰四个日出和日落——PH1行星

2012年10月,两个业余天文爱好者发现了一颗与众不同的行星,在这个行星所在的系统中,居然有四颗恒星在互相绕转。业余天文爱好者发现这颗行星后,专业天文学家证实了它的存在。

这一“四体”系统位于天鹅座,距离地球约5000光年,其中的这颗行星叫做PH1,是一个气态行星,它本身在围绕一个双星系统旋转,而同时,还有另一个双星系统在绕着这个双星系统旋转。

PH1的大小约是地球的6.2倍,它围绕两颗恒星公转一周需要138天,其中一颗恒星的体积是太阳的1.5倍,另一颗是太阳的0.41倍,另外两颗恒星在距离这两颗恒星大约1500亿公里的轨道上运行。如果PH1上有生物的话,那么它们可以看到天空中有四个太阳在循环升起和落下。

8.宇宙中的闪电——GRB 090423

在2009年4月23日,NASA的“雨燕”观测卫星捕捉到了一次长达十秒的长伽玛射线暴发,犹如在宇宙中划过的一道闪电。天文学家将该伽玛暴命名为“GRB 090423”,并用架设在夏威夷岛上的红外望远镜以及双子星北座望远镜,对该伽玛暴的红外线余辉进行研究,结果发现,GRB 090423距离地球大约130亿光年,该爆炸释放的能量比太阳整个生命期释放能量的100倍还要多。

GRB 090423的红移值大约为8.2,比此前发现的所有伽玛暴的距离都要远,这也意味着,这颗已经死亡的恒星是迄今为止天文学家观测到的最古老、最遥远的天体。据《自然》杂志介绍,该伽玛暴大约发生在宇宙大爆炸后的6.3亿年,只不过它的光线直到2009年才到达了地球。

9.神秘的流浪星球——CFBDSIR 2149-0403

“流浪行星”是指不繞任何恒星公转的行星,它们之所以流浪,或是因为受到其他行星等天体的引力影响,而被抛出原本绕着公转的行星系统,或是因为在行星系统形成期间被弹射出原来的行星,以至于流浪在星系和宇宙之中。

2011年,科学家通过重力微透镜首次证明了星际行星的存在。2012年,加拿大蒙特利尔大学的科学家发现了一颗神秘的流浪行星,并将其命名为“CFBDSIR 2149-0403”,这是科学家第一次找到真实存在的“流浪行星”。

CFBDSIR 2149-0403距离地球100多光年,质量是木星的七倍,表面温度有近400摄氏度。科学家们利用世界上最先进的天文设备对其进行了光谱分析,遗憾的是,他们仍然没有确定这颗行星的身份。据他们推断,这颗流浪行星的来源有两种可能:一是质量为木星2~13倍的气态巨行星,年龄还不到5亿年;二是质量为木星2~40倍的褐矮星,且金属度较高,年龄约为20~30亿年。褐矮星是一种失败的恒星,是因质量太小而无法在核心点燃聚变反应的气态天体,虽然它的体型通常要比一般的气态巨行星大,但二者之间的差别不是很明显,这也是CFBDSIR 2149-0403身份成疑的原因所在。

10.太阳系中最可能出现生命的星球——泰坦星

虽然目前在太阳系还没有发现智慧生命存在的迹象,但科学家们从未停止过寻找地外生命的脚步。首先,气态行星存在生命的可能性很小,因为其距离太阳太远,又特别庞大,导致生命很难孕育生存。而在类地行星中,科学家对水星和金星进行了多次探测,几乎已否定了生命的存在,火星车在火星上工作了十几年,目前也还未发现有生命迹象。

于是,科学家们将目光投向了这些行星的卫星上。在太阳系,八大行星的卫星就有近200个,而且许多卫星上都有水资源、大气和海洋,这些都被认为是生命存在的重要条件。其中,“泰坦星”是经科学家筛选后,被认为最有可能存在生命的星球。

泰坦星又俗称“土卫六”,是土星最大的卫星。它是太阳系中唯一拥有浓密大气层的卫星,也是除地球外太阳系唯一表面有液态物质的星球。泰坦星的大气中有95%是氮气,5%是甲烷和微量的其他气体,它是太阳系中除地球外唯一富含氮气的星球。泰坦星的地下还存在着液态海洋,蕴含的水总量是地球的几十倍。科学家认为,泰坦星这种奇特的环境与早期的地球很相近,即使现在没有生命,也有可能在十几亿年后孕育出生命,成为第二个地球。

11.钻石星球——水瓶座一颗古老的白矮星

2014年,来自美国威斯康星大学的天文学家团队发现了一颗古老的恒星化石,因为它上面的碳结晶和钻石成分相似,所以媒体在报道中将它称作“钻石星球”。

这颗钻石星球位于水瓶座,距离地球约900光年,是迄今为止科学家们发现的年龄最老、也最为暗淡的白矮星。其表面温度非常低,以至于它上面的碳都结晶了,形成了这样一颗和地球差不多大小的钻石星球。参与这一发现的威斯康星大学教授戴维·卡普兰表示:“这真是一个令人兴奋的发现,事实上它就一直在那里,只是它太暗了,所以让天文学者们很难找。”

白矮星是一颗质量与太阳接近的恒星死亡后留下的超高密度的内核残骸,其大小与地球相仿,主要物质成分是碳和氧。白矮星会在死亡后的数十亿年里逐渐冷却、变暗,比如上面发现的这颗钻石星球,其年龄可能有110亿年,几乎与银河系相当。

12.比太陽系还古老——Trappist-1星系

《天体物理学》杂志上刊登的一篇最新研究显示,科学家们推算Trappist-1星系比太阳系更古老。这项研究由美国加州大学的天文学家和NASA外行星探索计划项目的科学家共同参与,他们通过测算Trappist-1围绕星系中心的运行速度、磁场活动、密度、吸收线、表明重力、金属性,推测出Trappist-1的年龄介于5.4~98亿年之间,大约是太阳系的两倍。

Trappist-1星系距离地球只有40光年,由7颗与地球大小相当的行星围绕着一颗红矮星组成。其中,有三颗卫星被科学家认为有可能适宜生命居住。科学家们还发现,Trappist-1中有两颗行星的轨道足够接近,它们可以相互产生强大的潮汐,这不仅可以为火山活动提供燃料,还可以帮助维持大气,并将热量传递到其他寒冷的行星,这让智慧生命存在的可能性变得更高。

[译自西班牙《真有趣》]

编辑:刘婷