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会改写宇宙论吗?64亿公里外的太空,出现了远超人类想象的景象

  宇宙是啥样的?宇宙究竟有什么?它又是如何起源的?诸如此类的问题是科学家研究的重点和难点。
  宇宙构想
  一代又一代的科学家经过不断努力,终于谱写了一套适用于当今认知的宇宙学理论。
  此前,在64亿公里外的太空,出现了远超人类认知的景象,引起科学家的深思,难道如今的宇宙理论要被改写了。远超人类的景象
  2006年,美国的肯尼迪航天发射中心发射了一枚专门探索冥王星航天探测器,并将其命名为新地平线号探测器 。
  新地平线号探测器
  2015年新地平线号探测器成功抵达冥王星,并且在它的运行轨迹上采集了相关数据,至此该探测器的原定任务也就完成了。
  由于探测器比原本预计的时间提前抵达了2年左右,当中还有充足的燃料和电力支撑它的探索,于是让其继续往太空深处进发。
  它的下一个探测任务是柯伊伯带 ,这是由诸多小行星碎片组成的天体结构,像甜甜圈一般将太阳系包裹在内。
  柯伊伯带
  此前旅行者姐妹号已经进行了初步探索,由于任务目的不同,采集的数据有限,如今新地平线号探测器是为了补足相关数据。
  当该探测器来到64亿公里以外的柯伊伯带时,反馈到地球的照片让所有科学家都非常吃惊。
  原来,新地平线号探测器传回的照片太过"明亮",已经超出了科学家对该区域光亮的推测。
  新地平线号探测器传回的图像
  会不会是科学家的推测有误呢?如果差异只有"一星半点"推测失误是很正常的,但是照片和预算差得也太多了,后来又对柯伊伯带的位置和太阳光辐射进行了多次计算,最终确认科学家们的计算是没有问题的。
  唯一的解释就是,在柯伊伯带当中含有人们看不见的物质,在"反射"太阳的光辐射,如此一来才会有明亮的环境。
  柯伊伯带位置
  推测到这里,科学家都不约而同地联想到宇宙当中神秘的暗物质,它是宇宙的重要组成部分,看不见摸不着,但确确实实存在的物质。神秘的暗物质
  1922年,天文学家卡普坦在例行对星体运动进行观测的时候,意外发现了它们特殊的运动方式,并就此推断,在宇宙当中可能存在一种异于认知的物质。
  此后,一批又一批的科学家按照卡普坦的思路,对宇宙暗物质的存在进行了验证,结果都未能证实宇宙当中确实存在这样的物质。
  宇宙的构成 扇形图
  直到1933年兹威基在观察星团运动时,同样发现了暗物质可能存在的。
  因为星团在运动的时候,速度已经超过了本身质量所产生的引力效果,也就是说一定有一种物质在推动着它的运动。
  到了1980年,已经出现了一大批数据表明,暗物质可能真的存在于宇宙当中,即使至今都没能直接观察到,但大部分科学家还是如此坚信。
  并且,其中一部分科学家已经利用宇宙模型,推测出了暗物质的性质。
  暗物质构想图
  首先就是看不见摸不着,它的内部物质结构很有可能是未被人类认知的类粒子组成的,比如轴子、具有惰性的中微子。
  这两种微观粒子都是不可见的,比如说中微子的大小只有普通粒子的百万分之一,并且非惰性的中微子基本上处于接近光速的移动状态。
  其次,暗物质在宇宙中的占比非常大,它的物质质量占据整个宇宙质量的85%。
  也就是说,我们所在的银河系以及其他星系加起来的总质量还不足人家的1%,至于太阳的质量,更是微不足道。
  银河系结构图
  不过,暗物质也是反牛顿万有引力定律的存在,根据该定律,物体的质量越大,它所具有的引力用作也就越强。
  比如太阳的质量占据了整个太阳系的99%以上,它的有效引力作用到了百亿公里外的区域。
  而地球的有效引力范围则非常有限了,而且万事万物都存在引力,就连人类也是如此,只不过我们的引力小,对物体的作用忽略不计。
  但奇怪的是,为什么暗物质占据了如此大的质量,却没有将宇宙的物质吸引到一个地方呢?
  暗物质
  这是令人难以理解的,科学家也在研究的过程当中。
  不过我们从这里可以看出,暗物质所拥有的奇异特征,远远超出了我们的认知,如果研究得足够透彻,如今的很多宇宙学理论恐怕是站不住脚。宇宙的起源和暗物质
  同时,暗物质也是非常古老的存在,科学家猜测它的年龄大概和宇宙差不多,起码有100亿年的历史。
  当然,目前为止,科学家还不确定它是否和宇宙一起诞生,但是我们可以大胆去猜测。
  假如暗物质是和宇宙大爆炸一起诞生的,按照现有的理论来看,它和其他物质一样在爆炸之后都被压缩在一个奇点当中。
  宇宙大爆炸
  但有一个矛盾的问题是,暗物质的运动速度远远低于光速,否则我们存在的宇宙无法在引力作用下形成如此巨大的结构尺度。
  那么,它又是如何从一个奇点当中,抛射到整个宇宙的呢?
  所以,我们不妨更大胆的猜测,也许宇宙并不是大爆炸产生的,毕竟宇宙大爆炸只是一个被诸多科学家相信的理论,并不是事实。
  有的科学提出,宇宙就是一个巨大的泡泡,也就是泡泡膨胀说 。
  泡泡膨胀说构想
  它的膨胀速度其实并没有那么迅速,当我们存在的宇宙和其他宇宙发生交接的时候,两个宇宙接融合在了一起,形成更大的宇宙。
  就像是两个泡泡融合在一起,这也很好地解释了为什么宇宙当中会广泛分布着暗物质。
  坚持该学说的科学家坚信,宇宙之外的平行宇宙是存在的,所有平行宇宙存在的空间是一个巨大的混沌时空。
  不可否认的是,这种说法是离奇的,不过也为科学家的研究提供了一种设想。暗物质的"兄弟"
  暗物质还有个兄弟,那就是暗能量,它在出现之后,就在宇宙当中加速膨胀。
  暗能量
  和暗物质不一样,暗能量是处于活跃状态,它们在活跃的过程当中,很有可能以暗物质为"食物"。
  所以,目前宇宙的发展趋势就是,暗物质在减少,暗能量也在不断加速膨胀。
  在整个巨大的宇宙天体结构当中,存在"宇宙墙",它是星系之间的空洞区域大,当中的物质密度小得惊人,往往几十光年才会出现一个星体。
  科学家猜测,这是暗能量暴涨的结果,它们在过程当中,挤占了原本星系的"地盘",再加上引力作用的影响, 出现了一大片空洞区域。
  暗能量构想图
  不论是暗物质还是暗能量,都未能被科学家直接观测到,一旦被人类捕捉,或许就能够揭开宇宙的大部分奥秘。
  所以,如今不少科学家也在致力于这"两兄弟"的相关研究发现,未来可期。
  参考资料
  [1]暗能量可能会吞食暗物质《中国科技》
  [2]大爆炸还是大反弹?宇宙起源有新说《中国天文科普》
  [3]Oort, J. H. (1932). The force exerted by the stellar system in the direction perpendicular to the galactic plane and some related problems. Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, 6, 249
  [4]戴长江.暗物质是物理学亟待解决的重大难题之一《 CNKI 》

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