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四大未解天文谜团 挑战基本宇宙观

2016年05月01日 1:25

外形酷似猫眼的星系(NASA/ESA/HEIC/ Hubble STScI/AURA)

外形酷似猫眼的/ESA/HEIC/ Hubble STScI/AURA)

近年来,学家在太空中发现了令人难以置信的宇宙现象,如引力波、火星存在液态水。但与庞大的宇宙相比,目前天文学所探索的空间还是微不足道的狭小,很多问题仍找不到答案。

据《商业内幕》4月29日报导,目前天文学最大的未解之谜涉及暗物质、、宇宙射线来源等。探究其中任何一个问题,都有可能改变目前的基本宇宙理论。

可见物质只占宇宙的5%

目前,天文学家知道所观测的星体、星系、射线等物质虽然数量极其庞大,如星系以亿计数,但是这些物质仅占宇宙的5%,其余95%为暗能量和暗物质。

暗能量和暗物质是指科学家目前无论使用什么方法也不能直接看到,但可以推测出来。想像一下,5%和95%相比,几乎是可以忽略不计,也就是说,天文学能观测到的宇宙物质几乎为零。

再换一个角度思考,因为构成宇宙的绝对大部分物质和能量是观测不到的,那么是不是说明我们几乎不知道宇宙真正是什么?

宇宙中存在大量的暗物质和神秘的暗能量(NASA)
宇宙中存在大量的暗物质和神秘的暗能量(NASA)

为什么远多于反物质?

物理学上认为,构成物质的基本粒子按照微观性质可以分为正物质(简称物质)和反物质完全相反的两种。

物质和反物质相遇会发生能量完全转换成光子而失去以前的性质,这种现象称为“湮灭”。如果宇宙中的正反物质相遇,那么宇宙就会不存在了。

虽然湮灭的情况并没有发生,但是令困惑的是,宇宙中的正物质远远多于反物质。欧洲核子研究中心说:“这是物理学面临的一个最大挑战,需要弄清楚反物质发生了什么事,或者为什么宇宙是正物质与反物质不对称的组成。”

依据“宇宙大爆炸”理论,宇宙生成之初产生的物质与反物质数量相等。(图片来源:NASA)
依据“宇宙大爆炸”理论,宇宙生成之初产生的物质与反物质数量相等。(图片来源:NASA)

高能宇宙射线的来源

科学家发现,我们地球不断地被来自太空的高能宇宙射线撞击,但是目前为止没有人知道它们的来源。

欧洲核子研究中心表示,我们能判断最低能量的宇宙射线来自太阳的带电粒子流,称为太阳风。“但是,那些高能量粒子的来源很难判断,因为它们在星际空间的磁场中穿行时,运行轨迹发生扭曲和旋转。”

那些高能宇宙射线包括伽玛射线、X射线、紫外线等。科学家无法说明它们在穿越巨大星系空间的过程中所发生的具体情况。

快速射电暴(FRB)

2007年,科学家使用澳大利亚帕克斯射电望远镜发现第一个“快速射电暴”,此后世界各国天文学共检测到16个这种强烈的电波信号。

“快速射电暴”是一种分布特征很规律的极强能量信号,每一个快速射电暴相当于太阳一个月放射的能量。而让天文学家最困惑的是,数学方法分析出“快速射电暴”的持续时间都是187.5的倍数。德国科学家认为,这种分布规律难以用任何一种当前的理论解释。

来源: 责任编辑:黄小渝

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