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宇宙加速膨胀中新星体大量产生 揭示天体更新(图)

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英国皇家航天协会(RAS:Royal Astronomical Society)4月17日发布消息,一个由英国, 法国和德国的天文学家组成的研究小组发现:目前已经确知的最遥远星系,大多数是非常年轻的,而且正处在大量产生新星的非常活跃期。NASA发布的报告显 示,近年来宇宙中不断有大量的新星系和星体产生,过程中伴随现有天体的碰撞、解体。

1920年代科学家发现宇宙正在膨胀过程中,近年所发现的证据显示膨胀还在加速,科学家认为这是宇宙爆炸前的表现。宇宙的加速膨胀过程中孕育着的新天体形成,揭示了宇宙正处在一个更新的世代交替中。

遥远星系处于形成的最初阶段

根据RAS报导,科学家们根据史匹哲天文望远镜拍摄到的遥远星系发出的光断定,来自这些星系的光和宇宙比现在大约年轻10倍的时候发出来的光一样。在这些星系还发现大量的新生形体。

这些新星体形成的速度很快,大约百倍于我们银河系新星形成的速度。和一颗星星穿越一个星系所需时间(约数千万年)相比,星体高密度生成的周期是很短。科学家们认为,这意味着他们正在观察早期宇宙星系形成的最初阶段。

  国际研究小组对哈勃望远镜观察到的遥远星系的研究发现,它们都非常年轻,产生大量新星。图片来源:RAS

研究小组还发现,这些星系内星体的密度很高。类似的情况只有在那些当今最重的星系的中心才会有。这些 大量产生新星的星系最终也将变成如今宇宙中那些最大的星系。研究小组的负责人、牛津大学的Aprajita Verma博士说:“通过分析来自于非常遥远星系的光,我们就可以直接研究宇宙形成后星体最初开始产生的过程,这真是太令人激动了。”

科学家们通过比较还发现年龄越大的星系体积越大,质量越重,所含重物质化学成分也越丰富。他们对此的解释是:随着时间的推移,星体不断的产生,而且早期的星体会爆炸熔化,从而产生越来越多的比氢和氦要重的物质。科学家们目前关注的是那些遥远星系下一步会发生什么。


宇宙中大量新的星体产生

近年来,天文学家探测到大量的新星系和星体形成。2006年10月,NASA 公布的一组星系相撞后照片显示,距离地球6,300万光年的两个螺旋状星系“迎面相撞”,导致数十亿颗新星诞生。其中里面最明亮的一个星团大约含有100 万颗新星。星团呈现的蓝色显示它们刚刚诞生,还“非常年轻”。

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哈勃太空望远镜观看到宇宙中正在上演一场壮观的“星系大冲撞”,照片显示,随着两个星系不断撞击,数十亿颗新星陆续诞生。图片来源:NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

2005年伊始,天文学家在位于夏威夷 Mauna Kea 火山山顶的双子座天文观测台观测到,螺旋状星系NGC 6946闪耀着五彩的巨大焰火,是由于许多超新星爆发形成的,它是目前所知新生星体生成最多最快的星系。
 

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螺旋状星系NGC6946闪耀着五彩的巨大焰火,是由于许多超新星爆发形成,图为哈勃红外照片。图片来源:Torsten Boeker, Space Telescope Science Institute (STScI) , and NASA

去年12月,美国太空总署在银河系周围天体发现数十“婴儿”银河系正在形成。其中包括一个刚诞生的大号银河,距离地球大约是20到40亿光年。科学家认为认为年纪老迈的宇宙只能生下一些小号的银河,大银河的产生是新宇宙诞生的征象。

2004年8月25日到8月31日短短一周时间内,欧洲和美国的天文学家相继报告发现了5颗新的太阳系外行星,其中包括迄今发现的最小的太阳系外行星,被称作“超级地球”。如此快的形成速度令科学家惊诧。

2002年3月NASA公布了哈勃望远镜拍摄到的NGC7673星系的照片,照片中强烈的蓝光表明星系中存在着数量惊人的新生恒星。
 

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2004 年2月3日,哈勃拍摄到的银河系邻近的矮星系内的超新星爆发。这个矮星系(dwarf galaxy NGC 1569 )称为星体产生的温床,有大量的气泡状结构,其中有大量新星产生。 图片来源: ESA, NASA and P. Anders (Gottingen University Galaxy Evolution Group, Germany
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2004年12月21日NASA在银河系周围发现前所未见的年幼星系。图片来源:NASA/JPL

天文学家还发现,伴随新的星体生成,大量星系也在发生碰撞、解体。2005年1月10日美国太空协会 年会中,天文学家报告了在银河系中发现三个红巨星,是有史以来观测到最大的星体,这三颗红巨星均已濒临生命周期末期,星体温度降至极低、光度极为明亮,星 体体积也相当庞大,是解体前的表现。

美国航空航天局网站2002年12月11日报导,哈勃望远镜观察到了一个含有六个星系的致密星系重组,星系中的星体被从中剥离掉,星系扭曲变形。科学家认为它们最终将融合在一起变成一个巨大的星系。

2002年6月NASA公布一些宇宙剧变的照片,其中包括一个名为IRAS19297-0406的四个星系系统的碰撞。碰撞引发了大量星体的产生,大约每年正产生200个类似太阳的新恒星。
 

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2002 年12月12日,哈勃拍到的六个星系在解体前的碰撞。图片来源:NASA, J. English (U. Manitoba), S. Hunsberger, S. Zonak, J. Charlton, S. Gallagher (PSU), and L. Frattare (STScI)

在NASA发布的由太空望远镜及地面观测台获得的太空照片中,星系的碰撞、新星爆发、新的星系形成的现象层出不穷,而且在近年有增加的趋势,与此同时,天文学家们还看到了宇宙的膨胀在加速。

宇宙加速膨胀、解体

宇宙的膨胀是在上一个世纪20年代发现的,自从150亿年前的宇宙大爆炸之后,星体和各星系一直各自向外飞散。理论上讲,相互维系的重力应该减慢这个膨胀的速度,但是事实并非如此,实际上膨胀还在加速进行。

2004年2月NASA发布消息,宇宙中的星系正以一种加速度远离银河系而去。未来的银河系周围会漆黑一团。
2006年6月,英国著名物理学家霍金在香港演讲中,引述科学的新近观察,指宇宙的膨胀在长期的变缓之后再次加速。

2007年3月,美国《国家地理频道》报导,美国劳伦斯.伯克利国家实验室教授、天体物理学家索尔.普密特利用测定超新星亮度的手段也得到了惊人的相似结果:宇宙的膨胀速度并未变慢,反而是正在加速。

一般认为,加速膨胀正是爆炸的前兆。科学家认为,这种情形的最终结果是星系的彻底解体,宇宙正处在解体之中。科学家们分析,世界末日将在今后100亿年到200亿年之间到来。

科学家一直不明白是什么力量造成宇宙的膨胀,直到1998年,他们发现宇宙的膨胀是被一种叫做“暗能量”的东西推动的。而宇宙中主要的能量,都是以这种看不见的暗能量形式存在的。

数十年来,天文学家一直认为,宇宙主体由一种不可见的暗物质和另一种未知的暗能量构成,它们影响着星系旋转方式、星系团的活动方式。2006年,美国天文学家通过观测两个星系团的碰撞、融合,发现暗物质确实存在。

观测显示,距太阳系一亿光年处船底座两个星系团高速相向运动,碰撞时,构成星 系团物质主体的炽热气体相互排斥,形成了外形象子弹头一般的气团。对重力场进行观测,发现系团的碰撞、融合后的重力场的中心并不在气态云团中,这表明重力 的来源另有其因,那就是“暗物质”。因为碰撞中两大星系团的暗物质不为所动,继续保持原有的运动速度。科学家认为,就是这种力量引起宇宙的加速膨胀。
 

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2006年8月21日NASA发布的图片:两个大的星系团碰撞的时,暗物质和正常物质被分开,证实暗物质存在。 图片来源:NASA

循环宇宙的世代交替

尽管找到了存在暗物质的直接证据,科学家们仍然无法弄清暗物质的结构和组成成份,也无法知道它们如何引起宇宙的加速膨胀。

不过这个发现已经对传统的宇宙大爆炸理论构成冲击,许多科学家都在重新审视大爆炸理论。

1998年以来,普林斯顿大学的施泰恩加德教授(Paul Steinhardt)和英国剑桥大学的图尔克教授(Neil Turok)提出了循环宇宙模型,认为宇宙一直经历着从生长到消亡的“生死轮回”过程。目前被人们普遍接受的150亿年前的宇宙大爆炸,并非宇宙诞生的绝 对起点,那只是宇宙的一次新生。

普林斯顿大学施泰恩加德教授认为,这种事件是有规律的阶段性发生的,大约每千亿年发生一次。我们过去认识的大爆炸只是最近的一次。

根据新理论,看得见的宇宙在处于膨胀阶段时,暗能量会不断加快宇宙的膨胀速 度。在暗能量的作用下,宇宙间所有的物体都会各自飘散到很远距离,宇宙间的一切,大到黑洞,小到一个原子都已经遭到破坏。在“时间进程停止”和时间消失之 前的瞬间,宇宙间所有物质又重新收缩。被快速膨胀“撕碎”了宇宙物质又重新开始骤然收缩并以“大爆炸”的方式形成“新”的宇宙。

不过循环宇宙学说无法合理解释这次宇宙的加速膨胀和解体前伴随的大量的新星体、星系的出现。目前的宇宙更新似是旧宇宙的解体与新宇宙的诞生发生交叠。
转自:宇宙时空网

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