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宇宙十大未解之谜事件

宇宙 2026-05-14 菜科探索 +
简介:

【菜科解读】

那些现在仍然困扰着天文学家的谜团是什么?
1.什么是费米气泡?
不,这只是很常见的浸煮式混乱。

这些气泡是巨大而神秘的结构,从银河系中心发出,在银河系平面上下延伸约2万光年。

这种奇怪的现象最初是在2010年发现的,伴随着高强度的伽马射线和X射线,肉眼不可见。

科学家猜测,伽马射线可能是被银河系中心的大黑洞吞噬的恒星发出的激波。


图解:困扰着天文学家的谜团之一就是像银河系这样的星团在以一种不能持续进行的速度下是怎样形成新的恒星的。

(NASA/JPL)
2.矩形星系
"看,天上那是什么!一个......长方形?天文学家定位到了一个星体,大约七千万光年远,外表很奇特:LEDAO74886星系的形状就像一个矩形。

虽然大多数星系都是圆盘形,三维椭圆形或者像不规则的气泡,这个似乎是规则的矩形或钻石一样的外观。

一些人猜测这种形状是由于两个螺旋形的星系撞击产生的,但是现在没有人知道确切的答案。


图解:星系LEDA 074886的假彩色图像资料图:阿利斯特·格雷厄姆日本斯巴鲁望远镜拍摄的照片
3.月球的磁场
有一个关于月球的谜团困扰了天文学家很久,甚至激发了小说《2001太空漫游》中被埋在地下神秘巨石的灵感。

这个谜团就是为什么只有月球表面的一些部分才像是有磁场的样子。


图解:月球表面的总磁场强度由探月者电子反射计实验得出。


最后,一些科学家认为可能有另一种解释。

在用电脑建模去分析月球表面之后,研究人员认为月球的磁场可能是一处遗迹,由4.5亿年前120英里那么宽的小行星撞击月球的南极形成的磁性物质。

另一些人认为磁场的形成可能会和另一些近期发生的小型撞击有关。


4.为什么脉冲星会有脉冲?
脉冲星是一种遥远的、快速旋转的中子星,它以一定的间隔发射出一束电磁辐射,就像旋转的灯塔光束扫过海岸线一样。

尽管1967年才发现第一颗脉冲星,科学家很久以来都非常困惑这些恒星为什么可以发出脉冲,并且什么东西会导致脉冲星间歇性停止发射脉冲。


图解:蟹状星云脉冲星的X射线/可见光波段合成图像
然而,在2008年,当一个脉冲星突然停止发射脉冲580天,科学家发现,那些发射脉冲与否的时间段是跟脉冲星自身电磁场让它的转速下降有关的。

天文学家现在仍然在尝试先理解为什么电磁场会发生波动。


5.什么是暗物质?
天体物理学家现在正在尝试观察暗能量的影响,这种能量大概占了全宇宙能量的70%。

但它并不是宇宙中唯一的黑暗物质:它大约有25%是由一种完全独立的物质组成,这种物质被称为暗物质。


图解:从引力透镜产生的效应,星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈,在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来。


暗物质对望远镜和肉眼不可见,它不吸收也不释放可见光(或者任何形式的电磁辐射),但是它的引力效应在星系和单个星团中尤为明显。

尽管暗物质已经被证实研究难度特别大,许多科学家推测它可能是由亚原子(一种与构成我们周围物质完全不同的东西)组成的。


6.银河回收
最近几年,天文学加注意到,星系形成新恒星的速度似乎比它们内部的物质消耗更多。

比如,银河系似乎每年都会将相当于一个太阳的尘埃和气体转化成新的恒星,但它没有足够的富余物质来维持这种长期的状态。


图解:霍格天体是著名的环星系,是非典型的星系。

它的外观不仅令业余天文学家感到兴趣,不平凡的结构连专业天文学家也为之着迷。

这个星系是在1950年由天文学家亚瑟·艾伦·霍格发现的,他认为这个拥有80亿恒星的天体若不是行星状星云,就是一个特殊星系。


关于遥远星系德另一个研究可能可以提供答案:天文学家注意到被星系喷出的气体会流回星系中心。

如果星系会回收这种气体去产生新的恒星,这可能是解决缺少原材料问题的一块"拼图"。


7.所有的锂都在哪里?
宇宙大爆炸模型表明锂元素在整个宇宙中应该都非常多。

因此,这个谜团就直截了当的出现了:并没有那么多锂。

通过观察古老的恒星(组成成分跟由大爆炸产生的恒星非常像),科学家们发现,那些恒星里面所含有的锂元素比预计的要少两到三倍。

新研究表明一些锂元素可能是被混合到了恒星中心,用望远镜看不见,但是另一些理论家觉得,假设中的亚原子粒子——轴子可能吸收了质子,并减少了大爆炸后产生的锂的数量。


8.有外星人吗
1961年,天体物理学家弗兰克·德雷克得出了一个非常具有争议性的等式:通过将一系列关于外星生命的概率(宇宙中恒星的形成率,有行星的恒星的比例,有适合生命存在条件的行星的比例,等等)相乘得到。

他推测在其它行星上极其可能有高智商生命体存在。

但有一个问题是:尽管有罗斯威尔的阴谋论者(Roswell conspiracy theorists),我们至今还没有收到任何外星人的消息。

不过,最近发现的那些理论上可能孕育生命的遥远行星,增加了我们探测到外星人的希望,我们要做的,只是继续寻找。


9.宇宙会怎样终结?
大家都觉得宇宙是由大爆炸开始的。

但是它会怎样终结呢?基于一系列事实,理论家们认为宇宙命运的可能性有很多种完全不同的。

如果暗能量的总量不足以抵抗引力的压缩,整个宇宙就会坍缩成一个点——一个大爆炸的镜像,被称为大收缩(Big Crunch)。


图解:绘图显示,宇宙是否稳定,还是只是长寿泡沫,这要依希格斯玻色子与顶夸克的质量而定。

直至2012年为止,从兆电子伏特加速器与大型强子对撞机实验数据得到的2σ椭圆,仍旧允许这两种可能结局。


然而,最近的发现表明大收缩发生的可能性小于大寒(Big Chill):暗能量迫使宇宙缓慢、渐进地膨胀,剩下的只有燃烧殆尽的恒星和死去的行星,在接近绝对零度的温度上徘徊。

如果有足够的暗能量来压倒所有其他的力,大撕裂的场景就会发生,所有的星系、恒星甚至原子都会被撕裂。


10.多个宇宙
物理学家猜测,我们的宇宙不会只有一个。

这个想法是,我们的宇宙存在于一个气泡中,多个不同的宇宙包含在它们自己独特的气泡中。

其它宇宙,他们的物理构成或者所遵循的物理定律都可能与我们非常不同。


图解:"泡沫宇宙"示意图,宇宙1到宇宙6各自有自己的物理常数,我们的"宇宙"不过是其中的一个"泡沫"而已
尽管该理论与科幻小说相似,天文学家现在正在寻找证据:大爆炸遗留下来的宇宙背景辐射中的圆盘形图案,它可能表明与其他宇宙的碰撞。


天文学家在早期宇宙中发现了77个隐藏的怪物黑洞

红蓝类星体的艺术家想象图。

图片来源:S. Munro据今日科学新闻(穆罕默德・图欣):数十个此前看不见的类星体突然变得清晰,提供了迄今为止最清晰的星系演化剧烈过渡阶段证据。

利用NASA的SPHEREx望远镜数据,天文学家识别出77个新的高度发红类星体,其中包括一些距大爆炸仅21亿年后的类星体。

几十年来,天文学家一直怀疑宇宙中一些最强大的黑洞隐藏在巨大的宇宙尘埃墙后。

如今,这些隐藏的黑洞群体终于开始浮现。

在5月7日上传到arXiv的一项新研究中,研究人员揭示了77个高度红化类星体(HRQ)的发现――这些稀有的尘埃遮蔽天体由主动供给的超大质量黑洞驱动。

这些发现使已知的HRQ数量翻倍多,迄今为止最有力的观测支持,支持这些天体代表星系演化中短暂但关键阶段的观点。

这些发现是通过NASA SPHEREx望远镜的红外观测和分光光度测量实现的,使科学家能够透过通常遮盖这些极端天体的厚重宇宙尘埃,从而观察传统光学巡天。

暴力星系中的隐藏黑洞大多数大质量星系的中心都存在超大质量黑洞。

当这些黑洞积极吞噬周围物质时,它们可以作为类星体闪耀――宇宙中最明亮的天体之一。

但并非所有类星体都容易被发现。

有些类星体被厚重的尘埃包裹,使其在光学波段下微弱或几乎看不见。

根据星系演化的主要理论,这些被遮挡的类星体是在湍流星系合并过程中出现的。

当星系碰撞时,大量气体向内涌入,触发强烈的恒星形成,同时滋养中心黑洞。

同样的尘埃还能捕获辐射,并放大由黑洞驱动的强风。

科学家认为,这会产生一个极端的反馈阶段,能够重塑宿主星系本身。

尽管它们很重要,但高度发红的类星体仍然令人沮丧地难以研究。

它们的微弱外观和在天空中的散布意味着天文学家此前必须通过耗时的红外观测逐一定位它们。

在此之前,只有大约50个HRQ被确认。

SPHEREx揭示了更大的人群由智利天体物理及相关技术卓越中心的Matthew Stepney领导的新研究,大幅扩大了这一数字。

利用SPHEREx数据,团队识别出77个新的尘埃遮蔽类星体,年代介于宇宙16亿至43亿年之间。

这些发现中,有史以来最早发现的七个红移超过3的重红类星体,这意味着它们存在于宇宙大爆炸后的前21亿年内。

这种早期出现表明,这些隐藏的黑洞在星系生长中可能比以往所理解的更为重要。

为了更好地理解这些新发现的天体,研究人员将它们与另外两个已知的星系类星系和类星体进行了比较。

其中一组是热尘埃遮蔽星系,常被称为热DOGs,是已知埋藏最深的宇宙天体之一。

它们的光线以厚厚的热尘埃为主。

另一类则是“蓝色类星体”,即更为熟悉且未被遮蔽的类星体,其尘埃大多已被吹散。

这些高度发红的类星体似乎处于这两个极端之间的中间阶段――但数据揭示了一些意想不到的事情。

《Missing Dust》暗示着剧烈的转变尽管新发现的类星体被严重遮蔽,研究人员发现它们实际上含有的热尘埃量出人意料地少,甚至低于未被遮挡的蓝色类星体。

在校正尘埃消光后,HRQs也被证明是有史以来最明亮的类星体之一。

这一组合引起了研究人员的注意。

通常,天文学家预期高亮度类星体会从周围尘埃结构中发出强烈的红外辐射。

相反,这些天体在红外波段表现异常微弱。

研究人员认为,这种错配可能揭示了被捕获在短暂“爆发”阶段的类星体――这是快速进食黑洞反馈开始猛烈清除环绕银河核心的尘埃茧的时期。

在论文中,团队解释说,尘埃储量枯竭和极高亮度的结合支持了HRQs代表一个阶段,即遮蔽物质主动从星系中心区域被排出的阶段。

如果这些发现属实,将直接提供观测证据,表明深埋黑洞与完全可见类星体之间存在长期理论的过渡阶段。

奇异的紫外线又添一谜团研究人员还发现了另一个令人惊讶的信号。

大约四分之三的新发现类星体显示出意想不到的紫外线(UV)过量。

这种紫外线辐射可能来自类星体光在周围尘埃云边缘散射。

然而,团队表示,宿主星系内部强烈的恒星形成也可能对信号有所贡献――在某些情况下甚至可能主导信号。

这一发现表明,这些星系可能仍在经历大规模的恒星形成爆发,而其中心黑洞仍在迅速增长。

黑洞活动与恒星形成的重叠被认为是星系演化模型的关键部分。

为什么这很重要天文学家长期以来一直相信,宇宙中最大的黑洞在以完全可见的类星体形式出现之前,经历了隐藏的尘埃覆盖的生长阶段。

但直到现在,证据仍受限于已知的少数实例。

77个新的高度红化类星体的发现极大地改变了这一局面。

通过揭示更大样本――包括宇宙最早时期的一些样本――研究人员可以开始检验黑洞的生长过程、星系合并如何触发其演化,以及强大的反馈如何在宇宙时间中重塑星系。

该研究还展示了像SPHEREx这样的红外巡天技术揭示传统望远镜无法看到天体的强大能力。

研究详情Matthew Stepney等人,《隐藏的怪兽与SPHEREx I:宇宙正午重红类星体的金矿》,arXiv(2026年)。

DOI:10.48550/arxiv.2605.06791

宇宙真实年龄是多少岁

按目前主流观测和标准宇宙模型(ΛCDM),宇宙的真实年龄大约是:137.97 0.02 亿年,约等于 138 亿年。

主要数据来源普朗克卫星(2013–2021)测宇宙微波背景辐射(CMB),给出:137.97 亿年(138.2 亿年)。

近年(2025)CMB 高精度测量(ACT 等)精度提高到约 0.1%,结果仍确认:138 亿年。

交叉检验最老恒星年龄:126–130 亿年(比宇宙年轻,符合逻辑)。

放射性元素衰变、高红移星系年龄(如 MoM-z14 形成于宇宙约 2.8 亿岁时)均与 138 亿年一致。

简单说教科书 / 标准答案:138 亿年更精确值:137.97 亿年所有数据都建立在大爆炸 +ΛCDM 标准模型上;

如果未来有全新模型(比如有人提出宇宙可能更老,如 300 多亿年),那还需要更多证据才能取代现在的结论。

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