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任由爱摇摆着天平:没有最大,只有更大:你能在宇宙中找到的最大的东西是什么?
2019-06-18 08:10:50 司考411

光速曾被认为是无限的。直到17世纪,丹麦天文学家奥勒·罗默观察木星与木卫一的掩食,发现当地球在公转轨道上远离木星运动时,掩食的周期比理论估计的要更长,罗默才终于发现光速是有限的。经过数百年不断进步的测量之后,1975年人们终于将光速的数值确定为299,792,458 m/s。

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这意味着太阳光并不是瞬间就可以到达我们身边的。日地距离大约为1.5亿公里,即便是光这么快的东西也是需要一段时间才能跨越这个距离,虽然并不算长。稍微计算一下我们就知道,太阳光到达地球大约需要500秒或8分20秒,想象一下,其实我们在地球上面看到的太阳并不是"现在"的太阳, 而是8分20秒前的太阳! 另外,著名的南门二也被叫做半人马座阿尔法星,是除了太阳以外离我们最近的恒星系。我们耳熟能详的比邻星便是其中一员,然而即便是比邻星,它发出的也光需要4.24年才能到达地球!

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银河系(图片来源:passmil198216 / Fotolia)

光年,即光在一年内走过的距离(大约9万亿公里),现在已经被用作为衡量天文距离的标准化单位。你可能觉得4.24光年的距离已经是十分不可思议了,而银河系的宽度可达10万光年以上。然而即使是银河系,其宽度也仅为宇宙中最大天体宽度的0.001%。

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这,才是真正的不可思议。

它是如此的庞大,人们根本难以相信它居然真实存在!

宇宙中最大的东西极其庞大,它已经超越了我们对大小的感知,违反了人类已知的物理定律。天文学家总是被宇宙的均匀性或同质性所困扰,宇宙大爆炸所残留下来的热量在我们看见的各个方向上都惊人地均衡。这些早期的温度波动引起了密度波动,因此宇宙中的物质也是均匀分布的。

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如果宇宙中的物质不是如此平稳地均匀分布,那么大型团块就会吸引更小的物质团块,宇宙将不会膨胀,而是在自身的引力作用下坍缩。然而,尽管宇宙在很大程度上是均匀的,但由于最初轻微的不规则性,宇宙在局部上是参差不齐的。这种不均匀性可以在密集的恒星、星系、星系团(星系的集合)和超星系团(星系团的集合)中观察到。

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可观测的宇宙拥有大约1000亿个星系

宇宙大爆炸模型目前是最被认可的宇宙形成理论,其中非常重要的一个方面是暴胀理论,它可以用来解释这种均匀性。然而,超星系团武仙-北冕座长城的存在严重违反了暴胀定律,它代表了极其巨大的不规则或不均匀性。这个超星系团是如此巨大,乃至超过了宇宙暴胀模型所允许的最大结构尺寸。

武仙-北冕座长城

2013年,由I. Horváth, J. Hakkila and Zs. Bagoly领导的天文学家团队在寻找伽马射线暴时,发现了这一巨大的结构。因此,这一结构通常被称为伽马射线暴长城。伽玛射线是整个电磁波谱中能量最高的电磁辐射,这种超高频辐射只发生在极少数的恒星事件中,例如超新星——某些恒星的爆炸性死亡,中子星的碰撞,或是黑洞吸积盘中高速盘旋的物质。超新星爆发中释放的能量非常巨大,太阳在其整个生命周期中都无法产生相同的能量!

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伽马射线暴指的是强大的高能伽马射线闪爆,持续时间可从不到一秒到几分钟。它在短时间内释放出巨大的能量,使其成为宇宙中最为强大的事件。伽马射线暴主要与坍缩成黑洞的恒星爆炸有关。 (图片来源:ESO / A.Roquette / Wikipedia Commons)

研究伽马射线暴能更好地帮助天文学家在宇宙中找到巨型结构。巨大的恒星只能在大量盈余的密集质量周围形成,因为这就是它们的“食物”。此外,像我们的太阳系这样的天体系统,基本上是来自如超新星这种恒星爆炸性死亡期间分离出来的碎片物质团块。因此,研究这些巨型结构使我们能一瞥宇宙的童年以及其宏伟的历史。

研究人员在武仙座和北冕座方向上记录到了一场大约100亿光年远的巨大伽马射线暴。射线暴发生的广度达到100亿光年宽,相当于可观测宇宙直径的10%。

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(星系团MACS J0717的哈勃图像)

这张巨幅图像显示了哈勃望远镜观测到的巨大星系团MACS J0717.5 + 3745,这是一个位于御夫座、距离我们54亿光年远的星团。这个无与伦比的大视野由18幅独立的哈勃图像组合而成。 (图片来源:NASA,ESA,Harald Ebeling & Jean-Paul Kneib(LAM)/ Wikimedia Commons)

研究人员自己则对他们的发现不以为然。合著者Jon Hakkila在2014年的新闻发布会上强调了他的怀疑,当时他评论道:“我认为这样的结构也太大了,不太可能存在。”然而,他们计算出伽玛射线暴随机出现在那个位置的可能性非常低——远低于百分之一。这让研究人员更加肯定他们的发现,并说服Hakkila “相信这个结构真实存在”。

极速赛车APP事实上,天文学家此前也发现过一些违反暴胀模型的巨型天体结构,例如斯隆长城和巨型超大类星体群。这也是为什么Hakkila坚持说属于他的这份荣光不会持续太久;他推测宇宙中存在更大的结构。他认识到,“声称找到宇宙中最大、最遥远或最古老东西的危险在于,迟早有人找到的东西比你找的更大、更遥远或更古老。”

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- Akash Peshin

Space。com

Wikipedia

arXiv.org

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