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探秘宇宙奥秘:解读宇宙尘的来历与去向


文章编号:15097 / 更新时间:2024-03-03 05:15:04 / 浏览:

本期为大家带来:《你知道吗——现代科学中的100个问题》本书是阿西莫夫的杰出作品之一。作者以通俗的语言,深入浅出地解了现代科学中的一百个尖端课题。其中,有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识,如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子核聚变、熵、晶体、病毒等。

探秘宇宙奥秘解读宇宙尘的来历与去向

有些则是当代科学技术的前沿阵地,如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。作者对这些问题的来龙脉,它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

第十二个问题:什么是宇宙尘?它们是从哪里来的?根据最新的天文学理论,星系最初是一团团巨大的气尘凝聚体,这些气尘凝聚体缓慢地旋转,分裂成为湍动的涡流,最后凝结成为恒星。在大量形成恒天区,所有的气尘实际上都会分别和其中某一颗恒星结成一体,因而气尘很少会或者完全不会留在星系空间中。

在球状星团中,在椭球中以及在旋涡星系的中心部分,情况确实是这样。但是在旋涡星系的外缘,这种过程就不会进行这样彻底。由于所形成的星星为数较少,所下的气尘就会多一些。正因为我们处在银河系的旋臂上,所以我们能看到尘云在银河的辉光中形成一些暗斑。银河系的中心也正是被这些尘遮住,才显得模糊不清。

形成宇宙的物质,绝大部分是氢和氦。氦原子一般是不会彼此结合的。氢原子虽然会彼此结合,但一般只此结合成对而形成氢分子(H2)。这就意味着,处于恒星与恒星之间的绝大多数物质是由一个个很小的氦原子和一个个很小的氢原子和氢分子组。这些物质形成了大量散布在恒星与恒星之间的星际气体。

星际尘(或者宇宙尘)的数量比星际气体少得多,它们是由粒子组成的这些粒子虽然也很小,但却比单个原子或分子大得多,因此它们一定含有除了氢和氦以外的其他原子。除了氢和氦以外,宇宙间另一种最普通子是氧。氧原子能和氢结合而形成氢氧基(OH)和水分子(H2O)。氢氧基和水分子具有能够同它们所遇到的任何其它基团及分子相结倾向。

正因为如此,宇宙间会逐步形成由许许多多这样的分子所组成的微粒。绝大部分宇宙尘很可能就是由氢氧基和水分子所组成直到1965年,天文学家才开始在宇宙间探测到氢氧基,并开始研究它们的分布情况。从这以后,不断有报道说,宇宙空间存在既含有氢和氧、含有碳原子的更复杂的分子。

由此看来,宇宙尘中一定也含有不及氢、氧和碳那么普通的原子所组成的原子团。科学工作者已经在星空间探测到钙原子、碘原子、钾原子和铁原子,他们是通过这些原子所能吸收的光而探测到它们的。

在我们的太阳系内,也存在类似的宇尘,这些宇宙尘很可能是由彗星造成的。在太阳系可见范围以外,可能有一个由大量彗星所组成的彗星壳,其中有一些彗星(也许是由于附近恒星力作用)向太阳的方向掉落。

彗星是一团金属和岩石小碎片,这些碎片由冰加上冻结的甲烷、氩和其它这类物质结合成松散的团每当彗星走近太阳时,彗星中的某些物质便会因受热而融化,结果,其中的微小固体颗粒便获得了自由,并以一条长长的尾巴的形式散布在宇宙中。最后,这个彗星将完全崩解。

在太阳系的历史中已经有无数彗星发生了这样的崩解,正因为如此,太阳系的内圈才会到处布有这样的宇宙尘,每天都有数十亿这样的宇宙尘粒子(微陨石)落到地球上。从事宇宙研究的科学家都对这些微陨石感兴趣,他们之所以此感兴趣,固然有种种原因,其中的原因之一,是因为有一些较大的微陨石可能会给未来的宇航员或登月移民造成危害。


关于宇宙的奥秘

过去说法是:在太阳系形成初期,99%以上的物质向中心聚合成为太阳,周围还有部分散在的物质碎片围绕着太阳旋转,经过很长一段时间的碰撞和引力作用,散在的碎片逐渐聚合成了九大行星,但那时的地球只是一团混沌的物质,又经过了几十万年,物质逐渐冷却凝固,形成了地球的初步形态,再经过几十万年,由于地球的引力作用,由地球内部化学反应所产生的气体喷出后被保存在地球周围,形成了大气层,并由氢气和氧气化合成了水,再然后经过太阳的能量辐射,地球本身的电场、磁场作用和适宜的生存环境,由水中产生了有机物,也就是一切生命的祖先…… 现在最新的研究认为:行星是从黑洞中产生的. 并为此找到了确凿的证据:银河系中央的小型黑洞能够超速“喷射”行星。 在此之前,科学家认为只有特大质量黑洞才能以超速喷射行星。 研究人员称,实际上小型黑洞要比特大质量黑洞喷射更多数量的行星。 1988年,美国洛斯?阿拉莫斯国家实验室物理学者杰克---希尔斯预言,银河系中央的特大质量黑洞能破坏双子行星平衡,束缚一颗行星,并以超高速将另一颗行星喷射出银河系。 自2004年以来,天文学家共发现9颗被特大质量黑洞高速排斥的行星,他们推测这种特大质量黑洞的质量是太阳的360万倍。 然而,美国哈佛--史密森天文物理中心赖安---奥利里和阿维---利奥伯从事的研究表明,银河系中央许多小型黑洞喷射出大量行星。 这些小型黑洞的质量大约只有太阳的10倍,一些研究认为银河系中央至少有个小型黑洞围绕在特大质量黑洞附近。 当某些小型黑洞将行星喷射出银河系时,它们会进一步地靠近特大质量黑洞。 利奥伯说,“小型黑洞比特大质量黑洞排斥喷射行星的速度更快!研究被喷射行星的轨迹和速度将有助于天文学家测定多少黑洞会喷射行星以及它们是如何排斥喷射行星的。 ”同时,他们也承认开展此项研究是很不容易的,现有的太空望远镜无法观测到银河系中央特大质量黑洞区域,该区域浓缩存在着许多小型黑洞。 研究人员推测,被特大质量喷射的行星速度达到709公里/秒,它们在银河系引力束缚下速度可能会更慢,估计这些行星被喷射时的初始速度达到1200公里/秒。 然而,被小型黑洞喷射的行星速度要更快,行星在小型黑洞的排斥作用下可达到2000公里/秒速度脱离银河系

十万个为什么 宇宙的奥秘

广义的宇宙定义是万物的总称,是时间和空间的统一。 狭义的宇宙定义是地球大气层以外的空间和物质。 “宇宙航行”的“宇宙”定义就是狭义的“宇宙”定义,宇宙航行意思就是在大气层以外的空间航行。 古代对宇宙的定义,有西汉的《淮南子》:“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇”。 通过宇宙微波背景辐射的观测发现我们的宇宙已经膨胀了138.2亿年,最新的研究认为宇宙的直径可达到920亿光年,甚至更大。 人类所观察到的部分宇宙的物件大约是由4.9%的普通物质(构成恒星、行星、气体和尘埃的物质)或“重子”,26.8%的暗物质和68.3%的暗能量构成。 重子物质构成星系际的“蛛网”。 在宇宙中,地球是目前人类所知唯一一颗有生命存在的星球。 宇宙大爆炸是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型,这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。 宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的,并经过不断的膨胀到达今天的状态暗物质和暗能量分别通过对普通物质产生的引力作用和推动宇宙做加速膨胀而表明它们的存在。 如果暗能量不存在,那么物质间的万有引力作用就会减慢宇宙的膨胀,但是天文观测表明我们的宇宙在做加速膨胀运动。 宇宙由一切天体组成。

宇宙奥秘。。。

我们的先辈们曾认为宇宙是范围并不很大的球状天体,其中包含着地球以及其他一些形体较小的发光体。 直至公元1700 年以前,这种理论在天文学界一直占据主导地位。 即使在哥白尼发现地球并非宇宙的中心之后,人们仍持同样的观点,只是把“宇宙主宰”这一光环又赠给了太阳而已,而宇宙的基本定义仍未得到根本上的改变。 天空仍旧是天上的“球”,里面有许多星星,不过,它包括的主体是太阳,相比之下,地球要逊色得多。 托勒密的“地心说”体系哥白尼的“日心说”体系 开普勒的椭圆型轨道的思想废除了星体是“透明的球体”这一谬论,但是却仍然保留了星体是“最外层天体球”这一说法。 感谢卡西尼的研究成果,他揭开了太阳系的真实面目,从而证明了太阳系比人们想象的要大得多,而这也只是将人们脑海中宇宙的边界扩大了而已。 直至哈雷于1718 年发现了恒星也是运动着的球体这一事实后,天文学家们才开始重新认真地认识宇宙。 当然,即使所有星体都在移动,宇宙仍有可能是有限的,而所有的星体也都有可能在进行着极其缓慢的移动。 但是为什么有的星体的运动速度之快足以被人们观察到,而正是这些星体才能发出比较明亮的光线呢?关于这一问题,存在这样一种可能,即某个星体由于具有较大的形体,从而能放射出比较明亮的光线,同时由于其体积较大,造成宇宙对它的束缚产生了困难,从而导致了它的移动。 当然,这只是一种特定的假设,但这种全新的设想对于解开有关谜团是具有创造性意义的——即使其很难在实验室条件下得到验证,或根本无法解决任何问题。 另一方面,有些星球与地球间的距离有可能相对来说比较近,因此看上去就可能显得比较亮一些。 再者,如果所有星球移动的速度是相同的,那么距地球越近,往往就显得运动得更快一些。 这一点与实验室条件下的实验结果是相符的。 这一现象是以解释运动越快的星体其亮度越高的原因。 那相对比较昏暗的星球其实也处于运动状态,但由于它与地球间距离实在太遥远了,因此即使经过几个世纪的观测也无法察觉到它的位置的变化,但这一变化却有可能在数千年的过程中被观测到,这的确需要人们一代一代不懈的努力。 如果各个星体与太阳系间的距离各不相同,那么宇宙就应该是无限的,而众多的星球则会像蜂群一样遍布于宇宙的各个角落。 直至1718 年,人们才意识到这一点而摒弃了宇宙有限论,从此,一幅广阔无垠而壮丽非常的宇宙画卷终于展现在人们的眼前。


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