宇宙微波背景中的一个巨大“冷点”长期困扰着天文学家
【菜科解读】
为什么宇宙微波背景中的一个巨大“冷点”长期困扰着天文学家（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（保罗·萨特）：来自年轻宇宙的剩余光有一个主要缺陷，我们不知道如何修复它。
那就是冷点。
它太大太冷了。
天文学家不确定它是什么，但他们大多认为它值得研究。
宇宙微波背景（CMB）是在我们的宇宙只有38万年的时候产生的。
当时，我们的宇宙比今天小大约一百万倍，温度超过10000开氏度（17500华氏度，或9700摄氏度），这意味着所有的气体都是等离子体。
随着宇宙的膨胀，它冷却了，等离子体变成了中性。
在这个过程中，它释放出一股炽热的白光。
自那以后的数十亿年里，这种光已经冷却并拉伸到大约3开尔文（零下454华氏度，或零下270摄氏度）的温度，使这种辐射牢牢地处于电磁光谱的微波波段。
CMB几乎是完全均匀的，但温度差异很小，约为百万分之一，而这些看起来像各种形状和大小的斑点的缺陷是它最吸引人的部分。
我们无法准确预测波动会是什么，哪些确切的斑点会是冷的，哪些斑点会是热的。
这是因为我们看到的光来自宇宙的一部分，现在它被拉离了可观察的视野。
这意味着我们必须依靠统计数据来了解CMB。
我们不能说哪里会出现什么斑点；我们只能用物理学来了解斑点的平均大小，以及它们的平均温度。
寒冷的地方
招商银行的一切都很好。
我们了解斑点的来源，几十年来，我们建造了越来越精细的望远镜和卫星，以获得更好的外观。
事实上，CMB的探测和测量是科学界最大的成功案例之一。
然后是冷点。
现在招商银行有很多冷点。
但有一个——冷点——很突出。
它甚至在视觉上脱颖而出。
如果你看一张CMB的地图——整个天空被压缩成一个奇怪的、模糊的椭圆形——它是向下的，稍微向右。
在天空中，它朝着波江座的方向。
寒冷的地方冷得出奇。
根据你如何定义冷斑的边缘，它比平均温度低约70微开，而普通冷斑的平均温度仅比平均温度高18微开。
在它的最深处，它比平均温度低140毫开尔文。
它也很大——大约5度宽，听起来不算多，但大约有10个满月并排排列。
CMB上的平均点不到1度。
所以它不仅冷得出奇，而且大得出奇。
这就是事情变得棘手的地方。
很容易看到冷点。
天文学家在21世纪初首次用美国国家航空航天局的威尔金森微波各向异性探测器发现了它，欧洲航天局的普朗克卫星证实了这个冷点的存在。
所以这不仅仅是仪器的侥幸、测量误差或某种奇怪的外来干扰——这是真实的。
这引出了另一个问题：我们在乎吗？
我们不能确定CMB上的斑点会出现在哪里；我们只得到统计信息。
关于这一点，人们有很多争论，但普遍的共识是，是的，我们不应该因为偶然的机会而合理地期望冷点如此之大如此之冷，基于我们对早期宇宙物理的理解，这太离谱了。
是的，随机的大而冷的斑点应该偶尔出现，但我们在纯粹的随机机会中只看到一个的机会不到1%（可能会低得多，这取决于你问谁）。
所以，尽管我们可以说我们非常不走运，得了感冒，但这已经足够罕见了，需要更多的关注。
所以这不是一个测量误差，也可能不是随机的机会。
那是什么？
天空地图显示了宇宙微波背景（CMB），这是早期宇宙时期的残余，当时这种丢失的暗物质可能已经存在。
（图片来源：uux.cn©欧空局和普朗克合作组织）
热议
对冷点奇怪性质的有利解释是，这是由于我们和CMB之间有一个巨大的宇宙空隙。
宇宙空洞是几乎什么都没有的大块。
但是，尽管它们是虚无的，但它们确实会影响CMB的光，这是因为空洞正在进化。
当来自CMB的光首次进入空隙时，当它从高密度环境过渡到低密度环境时，会获得一点能量。
在一个完全静止的宇宙中，当光从另一边射出时，它会损失等量的能量。
但由于空隙在变化，当光第一次进入时，空隙可能相对较小且较浅，当它离开时，空隙较大且较深。
这导致穿过空隙的CMB光的整体能量损失，这一过程被称为综合Sachs-Wolfe效应。
因此，一个巨大的空洞可能会解释冷点，但有一个问题：我们不确定在那个方向上是否真的有巨大的空洞。
我们在天空的这一部分有地图和星系调查，但在某些方面都是不完整的；它们要么没有捕捉到每个星系，要么没有覆盖整个所谓的空隙。
因此，这在文献中也有着重要的反复，一些团体声称自己发现了一个超级虚空，而另一些团体则表示那里没有什么特别之处。
此外，即使在那个方向上有一个超级空洞，也不清楚它是否会产生足够强的效果来产生我们所看到的冷点。
这种模糊性为一些开箱即用的建议留下了空间，比如认为冷点是我们的宇宙和相邻宇宙之间的残余交点。
但即使是这一假设也无法解释冷斑的所有特性。
冷点会使宇宙大爆炸失效吗？绝对不是。
它值得研究吗？几乎可以肯定。
我们会最终弄清楚它是什么吗？也许不是。
科学就是这样。
它从来都不是完美的，有些理论总是有一些小刺。
有时，这些刺会开花，揭示出新的TK种类，有时，随着科学家慢慢地研究，这些刺就会枯萎，有时，它们只是坐在那里，从未完全解决，从未完全回答，但从未上升到需要更多关注的程度。
无论哪种方式我都可以。
为什么？因为在这个宇宙中没有什么是完美的，甚至我们对它的描述也是如此。
第一次观察到白矮星的X射线爆炸现象
这种死亡的太阳有时会在一次超热的爆炸中恢复活力并产生一个X射线辐射的火球。
来自包括图宾根大学在内的几个德国机构的一个研究小组在弗里德里希-亚历山大-纽伦堡大学(FAU)的领导下第一次观察到了这样一个X射线光的爆炸。
“这在某种程度上是一个幸运的巧合，真的，”来自FAU天文学机构的Ole König指出“这些X射线闪光只持续几个小时，几乎不可能预测，但观测仪器必须在准确的时间直接对准爆炸。
”他跟Jörn Wilms博士教授和来自马克斯-普朗克地外物理研究所、图宾根大学、巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究团队一起在《自然》上发表了一篇关于这次观测的文章。
这种情况下的仪器是eROSITA X射线望远镜，它目前位于离地球一百五十万公里的地方，自2019年以来一直在调查天空中的软X射线。
2020年7月7日，它在天空中的一个区域测量到了强烈的X射线辐射，而这个区域在4小时前是完全不显眼的。
四小时后，当X射线望远镜测量天空中的同一位置时辐射已经消失了。
由此可见，之前完全过度暴露在探测器中心的X射线闪光一定持续了不到8小时。
像这样的X射线爆炸在30多年前就被理论研究所预测，但直到现在还没有被直接观察到。
这些X射线的火球发生在太阳的表面，这些太阳在用完大部分由氢和后来在其核心深处的氦组成的燃料之前其大小跟太阳相仿。
这些太阳的尸体不断缩小，直到剩下白矮星，它们的大小跟地球相似，但其质量可能跟我们的太阳相似。
“想象这些比例的一种方法是把太阳想象成跟苹果一样大小，这意味着地球将跟针头一样大小并以10米的距离围绕苹果运行，”Jörn Wilms解释道。
来自图宾根大学的Victor Doroshenko博士补充称：“这些所谓的新星确实一直在发生，但在大多数X射线发射产生的最初时刻探测它们真的很难。
不仅闪光的持续时间短是一个挑战，而且发射的X射线的光谱非常软。
软X射线的能量不大，容易被星际介质吸收，所以我们在这个波段不能看得很远，这就限制了可观察的物体的数量--无论是新星还是普通的太阳。
望远镜通常被设计成对较硬的X射线最有效，因为那里的吸收不那么主要，而这正是它们会错过这样一个事件的真相！”Victor Doroshenko总结道。
另一方面，如果要把一个苹果缩小到针头大小，那么这个微小的颗粒将保留苹果相对较大的重量。
Jörn Wilms继续称：“来自白矮星内部的一茶匙物质很容易就具有跟一辆大卡车相同的质量。
由于这些烧毁的太阳重要由氧和碳组成，我们可以把它们比作在宇宙中漂浮的与地球同样大小的很大钻石。
这些珍贵宝石形式的物体温度很高，会发出白色的光芒。
然而这种辐射非常微弱，从地球上很难探测到。
除非白矮星伴随着一颗仍在燃烧的太阳，也就是说，当白矮星很大的引力从伴随的太阳外壳中吸引氢气时。
FAU的天体物理学家Jörn Wilms说道：“随着时间的推移，这些氢气可以在白矮星的表面聚集成一个只有几米厚的层。
”在这层中，很大的引力产生了很大的压力，这种压力非常大，以至于大到导致太阳重新点燃。
在一个连锁反应中，它很快就会发生很大的爆炸，期间氢气层被炸掉。
像这样的爆炸的X射线辐射就是2020年7月7日击中eROSITA探测器的真相，产生了一个过度曝光的图像。
“对来自白矮星大气层的X射线辐射的物理来源的理解相对较好，我们可以从第一原理和精致的详情中建立它们的光谱模型。
将模型跟观测结果进行比较可以了解这些物体的基本属性，如重量、大小或化学成分，”来自图宾根大学的Valery Suleimanov博士说道，“然而，在这种特殊情况下的问题是，在30年没有光子的情况下，我们突然有了太多的光子，这扭曲了eROSITA的光谱反应，eROSITA的设计则是为了探测数以百万计的非常微弱的天体，而不是一个但非常璀璨的物体”，Victor Doroshenko补充道。
Jörn Wilms则表示：“利用我们最初在支持X射线仪器开发时拟定的模型计算，我们能在一个复杂的过程中更详细地分析曝光过度的图像，从而获得一个白矮星或新星爆炸的幕后观点。
”根据这些结果，，这颗白矮星的质量大约相当于我们的太阳，因此相对较大。
爆炸产生了一个温度约为327,000摄氏度的火球，这使其温度为太阳的60倍。
“这些参数是通过将X射线辐射模型跟Valery Suleimanov和Victor Doroshenko在图宾根创建的非常热的白矮星所发出的辐射模型相结合，以及在FAU和MPE进行的远远超出规格的制度下对仪器反应的非常深入的分析而获得的。
我认为这很好地说明了现代科学中合作的主要性--以及德国eROSITA联盟中广泛的专业知识，”来自图宾根大学的Klaus Werner教授博士补充道。
由于这些新星很快就耗尽了燃料，它们会迅速冷却，X射线辐射则会变得更弱并直到最后变成可见光，其在eROSITA探测到的半天后到达地球并被光学望远镜观测到。
Ole König指出，随后出现了一颗看似璀璨的太阳，这实际上是来自爆炸的可见光且非常璀璨，以至于在夜空中可以用肉眼看到它，“像这样看似‘新星’的现象在过去也曾被观测到过。
由于这些新星只有在X射线闪光后才干看到，因此很难预测这种爆发，当它们撞上X射线探测器时重要是靠运气。
”
雷克斯暴龙可能为了在群体狩猎时幸免遭同伴错口噬咬而进化出短小前肢
美国一项最新研究认为，雷克斯暴龙可能是为了在群体狩猎时，幸免遭同伴错口噬咬，因而进化出短小前肢。
加州大学柏克莱分校名誉教授、加州大学古物种学博物馆馆长帕迪安（Kevin Padian）提出上述推论，本周在《波兰古物种学报》发表论文。
帕迪安在研究中发现，习惯集体狩猎的雷克斯暴龙可能会几只同时噬咬同一猎物，如前肢又长又大，，有机会遭同伴利齿咬断以警告驱离，造成出血重伤甚至死亡。
帕迪安认为雷克斯暴龙的祖先拥有更长的前肢，后期才进化成短小前肢。
出现这变化不仅是白垩纪末期的北美雷克斯暴龙，甚至非洲和南美的阿贝力龙科等也出现前肢变小现象。
不过由于雷克斯暴龙至今已灭绝6,600万年，帕迪安的推论难以证实。
