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小編的世界 優質文選 宇宙

64億公里外的太空,出現了我們從未見過的太空,宇宙論或被改寫?


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2021年12月01日 -
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張三的科普記17:59優質科學領域創作者

綜述

美國航天局在2006年與佛羅裏達州的肯尼迪航天發射中心,發射了一顆新地平線號探測器,主要任務是探測冥王星以及其衛星卡戎,以及位於柯伊柏帶的小行星們。這次任務結束後,探測器會帶著人類的使命向更遠的宇宙深處探索過去。

2019年的時候,一艘名為新視野號的宇宙飛船刷新了人類對宇宙探索的最遠距離,抵達了一顆名為“天涯海角”的小型行星,它與地球足足相距64億公里。

隨後相關的科研人員經過觀察發現,太陽系外的宇宙竟然比我們想象中要亮許多,這讓一眾學者感到疑惑,根據現有的理論,他們根本無法解釋光線究竟從何而來,難道宇宙理論要被重新改寫嗎?

估算宇宙亮度

關於宇宙的起源,天文學家們大多認為,宇宙來自一場大爆炸之後,根據現有的理論,主要通過哈勃常數以及宇宙的年齡,我們就可以估算出宇宙的大小。

只要根據三次通過哈勃望遠鏡觀測的天空,拍攝下的照片顯示出來的星系密度,推算出整片的天體密度,學者就可以得到整個宇宙的亮度。

但這個理論還處於證實之中,因為雖然有探測器不斷傳回太空的照片,但只要在太陽系內,傳回來的照片就會受到太陽光線的汙染,就像近地軌道上受到的黃道光汙染一樣。

黃道光是來自隨著太陽公轉時,在黃道面處塵埃的反光,所以離太陽越近,影響就越大,而新視野帶著人類的使命抵達了目前的最遠處,無疑是科學家們驗證理論的最好選擇。

於是,在新視野號抵到最遠處的時候,科學家們就開始了數據的傳回以及驗證工作,不過這時候,新視野仍舊沒有駛離太陽系,還處在太陽系外圍的範圍之中,不過科學家們大概也等不及了,不經真正離開估計還有好幾年的時間,便暫時忽略微弱太陽的影響。

實驗結果

但是由於距離遙遠,64億公里之外通過信號返還回來,都需要六個小時的時間,科學家一邊忐忑不安一邊興奮地迎接即將到來的數據。

經過對比和計算,最後實際的結果卻讓他們大吃一驚,因為傳回來的宇宙背景比科學家模擬出來模型的亮了不少,足足有兩倍之差。

經過分析,科學家覺得大概有兩點可能影響的因素。其一,實際上太陽系外圍的氣體雲分子與科學家預估的相比要高出許多。因為這些氣體雲分子中的顆粒都能夠反射陽光,從而導致宇宙背景亮度偏高。

其二,那就是科學家們預估的這片星系的天體密度是不准確的,實際星系密度會大出許多,這樣在宇宙平均密度和質量不變的情況下,宇宙會因為暗物質比預估的少,而偏亮。

對於前一個影響來說,它將會影響到天體形成的模型,而後一種卻是科學家不想也最不願意看到的一種情況。

暗物質和暗能量

暗能量就是為宇宙運動提供動力的一種能量,它既不能反射光也不能吸收光,人類憑借目前的手段並不能監測到它們的存在。

暗物質是一種完全不合電磁力發生關系的東西,但它可以很好的解決爆炸理論中的各種矛盾之處,對很多理論以及結構的形成都至關重要,但它具有和暗能量同樣的性質,無法被觀察到。

據研究,宇宙中充斥著暗物質以及暗能量,前者占比百分之26.8,後者占比百分之68.3,我們能夠通過肉眼觀測到的實體,只占宇宙總物質的百分之4.9。

科學家發現有很多星系的自轉速度與理論不太一樣,很有可能就是一些暗物質搗的鬼。

就在去年的十一月份,來自美國的加州大學的以為天文學家以及他的小組,采用了一個名叫GalWeight的技術,對宇宙物質的占比重新進行了計算,結果卻發現暗能量的占比達到了百分之68.5,也就是說暗能量的比重正在慢慢增大。

也就是說,人類目前建立的宇宙模型,將受到一個前所未有的挑戰,而奧爾特雲之中殘留的能量和物質,可能超乎我們的想象。

小結

因為人類無法親自前往這麼遙遠的地方進行觀察,所以只能通過科學技術的方式,作為人類的眼睛,探索宇宙更深的地方。

在這個過程中,它幫助我們對宇宙建立了更深的理解,獲取了更豐富的數據,讓科學家們可以建立和不斷完善,形成一個更加精准的宇宙模型。

但是同時,宇宙中充滿著各種未知,或許還存在很多我們並不知道的物質,會導致它傳回來的信息產生誤差和干擾。

而我們得到的信息有限,數據也有誤差,這在研究的道路上造成了極大的阻礙,包括有關暗物質以及暗能量,人類也只是猜測到了它們的存在,只能根據一些數據來預測和分析,並不知道進行直接捕捉。

或許再過多少年,人類的科技不斷突破,就能為我們帶來一些好消息回來。