为何拥有如此多星星的宇宙依然很黑暗?

文章作者:管理一号 | 2019-11-14
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在夜空中,你看到的简直每一个光点都是一颗星星——一个巨大的、热火的太阳将原子破坏在一起,发生许多光年外的电磁能量。假如咱们想要进一步地了解这些恒星形成、发光和逝世的原因,咱们需要从丈量它们开端。克莱姆森大学的科学家做了一个特别令人敬畏的丈量:他们核算出了宇宙中曾经发生过多少星光。这是一个非常,非常大的数字。

为何拥有如此多星星的宇宙依然很黑暗?

当你向耀变体许愿时

科学家认为,第一颗恒星是在我们世界只有几亿年时构成的。今日,世界大约有137亿年的前史,而那几颗恒星现在的数量到达万亿。但科学家知道,这些恒星不只是在时间上稳定地流淌。相反,在我们世界的前史中,恒星的构成速度现已改变。经过精确测量世界中的光,这些研究人员旨在更多地了解这些变化发生的时间以及方法。

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为此,他们使用了美国宇航局的费米太空望远镜。费米的设计不是像花园式后院望远镜那样观测可见光,而是用来丈量人眼看不见的伽马射线。但是它们很厉害:伽马射线是电磁光谱上能量最大的光。

因而,最丰厚的伽马射线来历也十分强壮,这是很天然的:星系中心的超大质量黑洞。当这些旋转的宇宙厨房将物质排入其引力时,物质会升温并发出光。有时,这些黑洞最终会从每一端射出令人难以置信的明亮的伽马射线,如果一个喷气式飞机指向我们的方向,这便是科学家所说的耀变体。

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在我们说话的时候,有数百束这些星系逝世伽马射线光束直接射向地球,费米望远镜现已做好了捕捉它们的准备。具体来说,望远镜会亲近观察伽马射线与另一个弱得多的光(称为星系外布景光(EBL)的相互作用。这是一个古老的世界雾,由世界中的第一个星光构成,自此便吸收了光子,或光粒子,重新的恒星和其他光源,在整个世界的历史。即使在这些光源被扼杀了之后,它们的光子依然像一艘幽灵船一样在空地中移动,船上有一艘早已死去的船员。了解这些光子的构成地址和时刻,会为我们提供更多关于世界中恒星构成历史的无价信息。

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当伽马射线遇到EBL的雾时,它们的高能光子会粉碎成对电子和正电子,使伽马射线射流在费米可以丈量的一个明显改变中略微变暗。这些丈量使科学家可以跟踪雾成分的改变,这有助于他们估计宇宙历史特定时期产生的光量。

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墙上的四瓶八角形啤酒

科学家们对天空中所有739个耀变体进行了这种分析。"经过利用间隔咱们不同地方的耀变体,咱们测量了不同时间段的总星光,"这项研讨的合著者、克莱姆森大学物理和地理学系的博士后Vaidehi Paliya在一份声明中说。"咱们测量了每个纪元的星光总量——10亿年前、20亿年前、60亿年前等等——一向追溯到恒星最初形成时。这使咱们可以重建EBL,以比曾经更有用的方法确认宇宙的恒星形成历史。墙上的四瓶八角形啤酒

为何拥有如此多星星的宇宙依然很黑暗?

所以他们发现什么了?宇宙历史上发射的光子数是4x10^84。是 4,000,000,000,000,000,000,000,000, 000, 000, 000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 =  4 与 84 零。

由于这是一个不可思议的巨大数字,下面是一些其他数字与其所进行的比较。咱们的太阳每年会发射约3x10^52个光子,一个60瓦的灯泡每秒发射2x10^20个光子。

既然拥有了一切的光,夜空又为何依然如此黑暗,这不古怪吗?事实上,这触及了一个在19世纪曾令许多科学家困惑的难题。这个想法被称为奥尔伯斯悖论,它说,在无限恒星的无限世界中,每一小片空白空间都应该被某处的星星填满——但是夜空并没有被光照亮!

为何拥有如此多星星的宇宙依然很黑暗?

从那时起,咱们就明白了原因。一个是显而易见的:宇宙不是无限的,恒星的数量也不是无限的。第二个原因是,咱们的宇宙是如此陈旧和广阔,并且以如此的速度膨胀,以至于许多恒星的可见光还没有机会到达咱们。其中一些永久不会:当最远的星系越来越快地离咱们远时,它们的光会转移到光谱的赤色端,并最终变成红外波长,咱们用肉眼看不到。光子,光子无处不在,只要一些能被看到。

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