【菜科解读】
自20世纪90年代发现第一颗系外行星以来,科学家们已经发现了数千颗太阳系以外的行星,这个数量还在不断增加中。
这些系外行星种类繁多,从覆盖着熔岩浆的海洋到极端温度,从全是钻石组成到深度冻结,有些行星在黑暗中游荡在宇宙,有些行星的年限很长,一年相当于地球的90万年。
这些奇奇怪怪的星球为科学家们揭开了宇宙的另类样貌。
大小:1.8个木星
轨道周期:1.1个地球日
这颗行星是“一个黑暗的、注定要毁灭的星球。
”
首先,这颗行星WASP-12b表面可吸收94%的光线,因此它的外观看起来是黑漆漆的,就像沥青一样黑。
其次,这颗行星的寿命很短(按照天文单位来评估)它的母恒星正在以每年189万亿吨的速度消耗这个可怕的行星。
按照这个速度,这颗系外行星将在未来1000万年内被恒星完全吞噬。
艺术家想像WASP-12b被WASP-12吞噬的景象
这也是科学家第一次如此明确观测到行星可能被母恒星吞噬这样的事实。
极端的重力导致巨大的潮汐力,这颗行星被拉伸成鸡蛋的形状。
大小:1.7个地球
轨道周期:20小时或0.9个地球日
年龄:15亿岁
CoRot-7b是太阳系外发现的第一颗岩质行星与地球最相似(绝大多数太阳系以外的行星都是气态的)。
它与恒星的距离是地球与太阳距离的60倍。
因此,这颗行星经历着异常强烈的日出,白天它的温度高达1500摄氏度,这个温度足以融化和汽化岩石。
而另一半则严寒,温度低至-176摄氏度。
更令人惊奇的是这颗行星被锁定在一个固定的位置上,所以它的一面总是向着太阳,而另一面总是背对太阳,这颗行星就像是两个极端的世界,星球上存在生命的概率为零。
大小:约与海王星一样大
轨道周期:2.6个地球日
距离地球30光年的地方有一颗GJ 436 b行星,这颗行星有一条气态的尾巴。
这颗行星表面的温度大约为438摄氏度,热到足以蒸发水。
但是其内部气压非常大,因此其表面上的水蒸气又会凝结成冰或水。
也就是说,GJ 436 b是一颗燃烧的冰的行星。
不过和地球上的冰不一样的是这个星球上的冰具有更密集排列的晶体结构,它是由于行星核心的强大引力而形成的。
大小:约2个地球
轨道周期:18个小时或0.7个地球日
巨蟹座55e是迄今为止发现的密度最大的固态行星。
它的质量和密度分别是地球的7.8倍和2倍。
巨蟹座55e与地球的比较
巨蟹座55e又被认为是一颗碳行星。
具有极端热量和压力的碳基大气将这颗系外行星的三分之一压缩成钻石。
据估计这颗行星目前的价值为26.9百万美元(1百万美元为10³⁰)。
这个星球的表面是不适合居住的,因为它被熔化的熔岩所覆盖。
当表面的熔岩反射到星球的黑暗面时,这个世界的天空会闪闪发光。
这颗行星只有一面面向恒星,另一面是完全黑暗的。
大小:体积和土星相当
轨道周期:229个地球日
开普勒-16b是开普勒望远镜发现的第一颗环绕两颗恒星的行星。
也就是说如果你能站在它的表面,你能看见有两个太阳。
卢克·天行者的家乡行星塔图因
这颗行星主要由岩石组成,它位于两颗恒星的 "宜居区 "之外,虽然可能存在液态水,但是它的恒星比我们的太阳更冷,所以这颗行星可能很冷,使得星球上可能没有生命。
大小:3个木星
轨道周期:2063.1年
这颗行星的恒星大小与太阳差不多,但是它极为年轻大约只有1700万年的历史,相当于恒星中的婴儿。
这意味着TYC 8998-760-1 b行星也是刚刚形成的,因此,它能发出强大的光芒从而被地面望远镜探测到。
NASA将这颗行星归类为褐矮星,这意味着它既不是一颗恒星,也不是一颗行星。
褐矮星是一个神秘的世界,关于它们的属性和外观有许多未解之谜。
它们的质量太大,不能成为行星,但又不够大,不能成为恒星。
大小:0.6个木星
轨道周期:0.8个地球日
TOI 849 b行星于2020年被发现,它的质量是地球的40倍,距离地球700多光年。
它离自己的恒星十分的近,围绕恒星一周只需要不到一天的时间。
这么近的距离也就意味着它会遭受母恒星的辐射,因此或多或少会失去一些大气。
结果,这个行星的大气却被恒星的强烈辐射吹得一干二净。
按照天文学家的推论,这颗行星在形成时应该吸收大量氢和氦,然后继续成长为类似木星、质量达地球数百倍的系外行星。
然而在数据中,科学家们看不到任何气体,从严格意义上来讲这已经不是行星,而可能是巨行星被剥离气体后裸露的巨大内核,这是迄今为止天文学家见到的第一次。
轨道周期:10年
Ogle-2005距离地球约2万光年,它位于银河系的中心位置。
这颗行星曾被认为和地球十分相似,它有岩石核心,并拥有一层稀薄的大气。
不过它的恒星温度比太阳较低,且它离自己的恒星又太远了,所以这颗行星的表面都覆盖着一层厚厚的冰,包括冰川和巨大的冰山。
它的表面温度为零下220摄氏度,是宇宙中已知的最冷的系外行星之一。
在这样的温度环境下,地球上的水、氨、甲烷、氮气等液体和气体,只要搬到这颗行星上,它们将会被凝固。
大小:16个地球
HAT-P-7b 位于天鹅座内,距离地球约 1000 光年。
天文学家们在这颗行星上检测到了强大的风向变化迹象--强风环绕着行星,将巨大的堆积云层从夜间一侧推送到白天一侧,然后消失。
这是首次在太阳系外的气态巨行星上探测到天气。
行星的云层中含有丰富的氧化铝,它是形成红宝石和蓝宝石的刚玉物质。
因此,当这个星球在遭受猛烈的风暴时,天空中也可能在噼里啪啦地下着红宝石和蓝宝石雨。
轨道周期:8.5天
这颗名为AU Mic b的行星是在2020年被发现的,它距离地球不到32光年,是天文学家观察到的最年轻的行星之一。
它的恒星脾气特别大,它将AU Mic b行星囚禁在一个隐约可见的幽灵尘埃盘中,并不断地用致命的 X 射线和其他辐射来折磨它,任何生命都无法在此生存。
可现实却像一盆冷水,有个叫“光速限制”的家伙,像一道无形的高墙,横在人类和外星文明之间。
这光速限制到底是啥?它咋就把大家困住了呢?今天咱就来唠唠这神秘又让人无奈的光速限制。
古代“信息延迟”的无奈:光速限制的“前世小预告”在古代,信息传递那叫一个慢。
就说打仗吧,前线战事吃紧,消息得靠快马加鞭往回送。
有时候,等皇帝收到消息,黄花菜都凉了,战局早就变了样。
于是就有了“将在外,君命有所不受”的说法,为啥?因为信息传递太慢,皇帝的命令传到前线,情况早就不一样了,将领只能自己看着办。
这其实就是光速限制在古代的“小缩影”,只不过那时候大家还不知道光速是啥,只知道信息传递慢得让人着急。
爱因斯坦的“宇宙禁令”:光速限制的“正主登场”到了近代,爱因斯坦横空出世,他的狭义相对论就像一颗重磅炸弹,在物理学界炸开了花。
相对论告诉我们,光在真空中的速度大约是每秒30万公里,这可是宇宙中的速度极限,任何有质量的物体都别想达到或者超过它。
这就像给宇宙定了个规矩,谁都得遵守。
就好比一场跑步比赛,光是那个永远跑在最前面,谁也追不上的冠军,其他选手只能眼巴巴地看着它远去。
爱因斯坦还指出,当物体的速度接近光速时,它的质量会急剧增加,所需的能量也会呈指数级飙升。
打个比方,你要让一艘1吨重的飞船达到99%的光速,那得消耗相当于全球数年总发电量的能量;
要是想达到光速,所需能量就会趋向无穷大,这在现实中根本没法实现。
就算未来人类掌握了核聚变甚至反物质能源,也满足不了这么庞大的能量需求,更别说建造能承受极端质量变化的飞船结构了。
星际“慢递”的尴尬:光速限制下的信息困境光速限制带来的最直接问题,就是信息传递的巨大延迟。
在星际时代,这种延迟会被宇宙的尺度无限放大。
比如说,地球收到来自1光年外前线的战报,那消息可是整整走了1年才到。
想象一下,2021年春节,地球收到1光年外传来的喜讯,说前线打胜仗了,地球人高兴得大摆喜宴庆祝。
可实际上,这已经是1年前的战况了,在这1年里,前线局势可能早就逆转,外星势力发起反扑,地球将士正陷入水深火热之中呢,地球的庆祝不过是对“过去”的徒劳欢呼。
就算把距离拉近到太阳系内部,这种延迟依然存在。
如果太阳附近发生一场星际“对决”,其结果要等8分钟后才能被地球上的人类观测到。
要是人类文明扩张到2光年外的星球,消息往返需要4年;
扩张到200光年外,单次信息传递就要200年;
要是到了2万光年外,信息从星球传回地球需要2万年,地球发出的回信再抵达目的地又要2万年。
在这4万年的时间里,地球的统治者都不知道换了多少代,星际殖民地与母星的联系也会逐渐断裂,到时候,2万光年外的殖民地指挥官,估计早就把地球抛到九霄云外,不会对地球保持忠诚了。
宇宙“孤岛”的命运:光速限制下的文明困局光速限制就像一道透明的屏障,把银河系分割成无数个“孤岛”。
对人类来说,它阻碍着我们的星际梦想,让我们很难在星际征程中保持整体的团结与统一,反而会走向“各自为政”的分裂状态。
按照天文学家卡尔达舍夫提出的“卡尔达舍夫指数”,文明被划分为三个主要等级。
I型文明能完全掌握并利用母行星的所有资源与能量;
II型文明能掌控整个恒星系统的资源,甚至可以直接利用恒星的能量;
III型文明能驾驭整个星系的资源,在星系尺度内自由穿梭与发展。
可人类文明目前连I型文明都还没达到,只能利用地球部分资源,对海洋、地核等深层资源的开发还处于初级阶段,在可控核聚变等关键能源技术上虽有突破,但距离“完全掌握行星资源”还有很长的路要走,科学家估算人类文明当前等级仅约为0.7型,相当于处于“婴儿期”的文明。
就算人类未来能达到II型文明,向III型文明迈进的道路也会被光速彻底封死。
因为III型文明所需的“星系尺度统筹能力”,与光速限制下的“信息延迟困境”完全矛盾。
银河系直径约为10 - 18万光年,不同星球之间的距离动辄数千、数万光年,信息传递需要数千年甚至数万年,资源调度的周期更是难以想象,人类根本无法实现有效的协调与管理。
外星文明的“同款烦恼”:光速限制的“宇宙通用版”这光速限制可不只是针对人类,就算宇宙中存在外星文明,它们大概率也得被这道鸿沟困住。
假设某个外星文明比人类先进数千年,掌握了接近光速的航行技术,可它们还是要面对“时间膨胀”的困境。
对飞船上的宇航员来说,以99%光速飞行100光年,主观时间仅过去约14年;
但对他们的母星而言,时间已流逝100年。
这意味着,当宇航员返回母星时,亲友早已老去,文明可能已发生翻天覆地的变化,这种“时间差”会让星际航行失去“回归的意义”,更别说跨越数十万光年的银河系直径,或前往更遥远的其他星系了。
而且,星际空间并非真空,而是充斥着稀薄的气体、尘埃和高能粒子。
以接近光速飞行的飞船,哪怕撞上一颗微小的尘埃,也会因巨大的相对速度产生相当于核爆炸的冲击力,瞬间摧毁飞船。
要为飞船配备足够的防护装置,又会大幅增加飞船质量,进一步加剧能量消耗的难题,这就像一个无解的循环,让光速航行的可行性愈发渺茫。
突破幻想与现实困境:光速限制的“未来猜想”虽然光速限制目前看起来牢不可破,但人类从未放弃突破它的幻想。
有人提出了虫洞和曲速引擎的概念。
虫洞理论认为,宇宙中存在连接两个时空的“通道”,通过虫洞可以瞬间跨越遥远距离,但虫洞需要“负质量物质”来维持稳定,而人类目前尚未发现任何负质量物质的存在。
曲速引擎理论认为,可以通过压缩航天器前方的空间、扩张后方的空间,让航天器“乘坐”空间的“波浪”前进,从而突破光速限制,但这种技术需要消耗巨大的能量,相当于将整个木星的质量转化为能量,以目前人类的技术水平,完全无法实现。
不过,宇宙中仍然充满了许多未解之谜,例如暗能量和暗物质的本质,以及黑洞内部的物理规律。
这些未知领域可能蕴含着颠覆我们对光速认知的秘密。
说不定未来的某一天,人类会发现新的物理原理,找到突破光速限制的方法,到时候,我们就能真正实现星际穿越,和外星文明来一场面对面的交流啦。
光速限制就像一个神秘的宇宙谜题,它既限制了人类和外星文明的发展,又激发着我们不断探索未知的欲望。
在这道看似无法逾越的鸿沟面前,我们是就此认命,还是继续努力寻找突破的方法呢?也许,答案就藏在宇宙的深处,等待着我们去揭开。
这种“小绕大”的运动模式在可观测范围内普遍存在,但当尺度扩展至整个宇宙时,传统意义上的“围绕中心公转”模型不再适用。
宇宙整体运动的两种理论推测自转可能性:部分理论认为宇宙可能存在整体自转。
这一推测源于对宇宙微波背景辐射(CMB)的观测,某些研究中发现的微小各向异性可能暗示宇宙存在整体旋转。
但目前证据尚不充分,且自转轴、角速度等参数无法通过现有观测直接确定。
膨胀运动:根据哈勃定律,宇宙自大爆炸以来持续膨胀,星系间距离随时间增加。
这种膨胀是各向同性的,即从任意星系观察,其他星系均呈现远离趋势,且距离越远退行速度越快。
膨胀运动不依赖中心点,因此与传统“围绕某点运动”的概念不同。
为何宇宙不存在传统意义上的“公转中心”观测限制:可观测宇宙的半径约为465亿光年,受光速和宇宙年龄限制,人类无法观测到宇宙全貌。
若宇宙存在大尺度结构(如超星系团纤维状分布),其运动模式可能超出当前物理模型描述范围。
理论框架:广义相对论将宇宙描述为四维时空连续体,其动态由爱因斯坦场方程支配。
在均匀各向同性的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克(FLRW)度规下,宇宙膨胀无需中心点;
若引入非均匀性(如旋转),需更复杂的模型,但目前缺乏观测支持。
平行宇宙假说:若宇宙存在公转,可能暗示其嵌套于更高维结构(如膜宇宙模型),但此类假说尚未被实验验证。
当前科学共识与未解之谜共识:宇宙整体处于膨胀状态,且内部结构呈现层次化运动;
无证据表明存在单一中心或固定参考系。
未解问题:宇宙自转的证据是否充分?膨胀是否加速(暗能量作用)?大尺度结构运动是否隐藏更高维规律?这些问题需通过下一代望远镜(如詹姆斯·韦伯空间望远镜)和引力波探测器进一步研究。
总结:宇宙的运动模式远超日常经验中的“围绕某点旋转”概念。
其层次化结构、整体膨胀特性及潜在自转可能性,均需在广义相对论框架下理解。
目前科学无法定义宇宙“围绕什么运动”,但通过观测与理论推导,正逐步揭示宇宙动态的深层规律。