八大天文之謎

佚名

近日，美國《科學》雜志評選出八大天文之謎。

暗能量是什么

20世紀20年代，天文學家愛德文·哈勃發現宇宙并非靜止不動，而是不斷膨脹的。1998年，哈勃太空望遠鏡對遙遠的超新星進行研究，發現宇宙在很久以前的膨脹速度低于現在。對宇宙加速膨脹現象進行解釋，促使科學家提出暗能量理論。

科學家認為暗能量在宇宙中的比重近73%，并且難以捉摸，科學家一直未能直接觀測到它的存在。科學作家阿德里安·喬表示：“暗能量可能永遠不會暴露其本來面目。不過，科學家仍比較樂觀，認為通過研究能夠揭示暗能量的起源。”

暗物質是什么

20世紀六七十年代，華盛頓卡內基研究所的天文學家沃拉·魯賓，對星系內不同位置的恒星速度進行了研究，發現處于星系中央的恒星速度幾乎與外側恒星的速度沒有任何差異。這一發現似乎有悖于基本的牛頓物理學定律。按照牛頓的物理學定律，星系外側的恒星速度應該更慢。

天文學家用一種看不見的質量解釋這一現象，也就是暗物質。研究人員根據其對正常物質產生的引力，推斷暗物質的存在。

阿德里安表示：“科學家仍不知道暗物質是什么。幾年內，物理學家有可能探測到暗物質粒子。”

消失的重子哪兒去了

暗能量和暗物質構成了大約95%的宇宙，正常物質僅構成余下的5%。然而在正常物質中，也有超過一半消失了蹤影，它們的去向成為不解之謎。所謂的重子物質構成了質子和電子等粒子，這兩種粒子在宇宙可見物質中占相當大的比重。

據天體物理學家推測，消失的重子物質可能存在于星系之間，被稱為“溫熱星系際介質”。尋找消失的重子仍舊是天文學家首先要揭開的謎團之一，因為對它們進行觀測，有助于科學家了解宇宙和星系的結構如何隨時間推移發生變化。

恒星如何發生爆炸

當大質量恒星耗盡燃料并走向死亡時便會發生大爆炸，也就是形成超新星。超新星爆炸的亮度可在短時間內超過整個星系。巴塔查爾吉表示：“最近幾年在超級計算機領域取得的進步，允許天文學家對恒星的內部狀況進行模擬，以便進一步了解恒星爆炸的機制。不過，很多細節仍是一個未知數，例如爆炸如何發生，又與哪些內部因素有關。”

宇宙射線來自何處

宇宙射線的來源一直困擾著天文學家，他們用了一個世紀的時間研究這些高能粒子的來源。宇宙射線是帶電亞原子粒子，主要包括質子、電子以及基本元素的帶電核。在從銀河系其他地區進入太陽系后，宇宙射線的移動路線會因太陽和地球磁場的影響發生彎曲。

《科學》雜志的丹尼爾·克萊里表示：“在對宇宙射線進行了長達一個世紀的研究之后，來自宇宙的絕大多數能量仍非常神秘莫測，科學家仍需進行多年的研究，才有可能揭開它們的神秘面紗。”

宇宙如何再離子化

大爆炸理論是被普遍接受的宇宙起源和演化理論。科學家埃德溫·卡特里德奇表示：“在大爆炸后大約40萬年，質子和電子平靜下來，相互吸引，最后進入中性氫原子。突然間，此前散射電子的質子在宇宙中自由穿行。”

幾億年后，電子被原子剝離。卡特里德奇說：“宇宙的膨脹讓質子和電子處于分散狀態，新的能量源讓它們再次結合在一起。‘粒子湯同樣被沖淡，絕大多數質子能夠在不受到阻礙的情況下移動。因此，宇宙內的絕大多數物質變成可以傳輸光線的離子化等離子體，一直存在至今。”

日冕為何擁有驚人溫度

太陽的超熱外層大氣層被稱為日冕，溫度在50萬℃～600萬℃之間。克爾表示：“研究太陽的物理學家，一直無法理解太陽如何為日冕補充熱量。”

天文學家認為，日冕的熱量與可見日表下方的能量有關，能量在太陽磁場內處理。克爾說：“對于磁場如何輸送能量，科學家正在進行激烈討論，能量在抵達日冕后如何積聚，更是一個讓人感到困惑的謎團。”

太陽系為何如此怪異

我們所在的太陽系擁有一系列特征：處在最內側的四顆行星均擁有多巖外殼和金屬核心，外側的4顆行星彼此相差甚多，每一顆都有其特征。科學家一直對行星形成過程進行研究，希望了解太陽系如何形成。

《科學》雜志特約撰稿人理查德·克爾指出：“對環繞其他恒星的行星進行觀測能夠給我們帶來幫助。隨著發現的系外行星數量越來越多，并對其進行研究，科學家能夠進一步了解行星的多樣性。”