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这个来自天体物理学家的想法或许可以解开两大理论秘密:其一是银河系中心为何会向外辐射大量奇异的超高能射线?其二是自从50年前被发现就一直困扰人类至今的所谓看不见的暗物质,到底是什么?
这个想法有一个特别炫酷的名字——引力之门理论。
该理论认为,当两个暗物质粒子先不论暗物质是什么被吸入引力之门时,它们会相互湮灭并释放大量的强伽马射线。
该理论的思路潜在解释了为何银河系的中心——大家普遍认为那里满是潜伏的暗物质团——有那么多伽马射线。
同时,这个理论也将揭示暗物质的运动规律,以及暗物质与宇宙间普通物质的碰撞交流。
宇宙中有80%以上的物质都没有办法用粒子物理学的标准模型来解释。
科学家称之为“暗物质”,因为这些物质不和光发生任何反应。
1970年,暗物质的存在被首次提出,当时的天文学家维拉.鲁宾Vera Rubin发现星系旋转的速度比预想要快得多——如果没有额外的、隐藏的引力加成,在如此高速的运转下,这个星系早在亿万年前就撕裂了。
几十年来,天文学家们对是否需要改变以往对重力的认识举棋不定,也不知道是否要把“存在但确实看不见”的物质加入对宇宙的认识中,或者换一种说法——把一种全新的构成宇宙的物质囊括到已有的类别中。
但随着时间的流逝,大量的观察考证之后,答案渐渐清晰。
没有任何一个打过补丁的重力理论可以解释所有的现象。
物理学家们对宇宙中正态物质的范围进行了严格的限制光、暗和介于两者之间的一切物质。
接下来,只有暗物质能够解释飞速旋转的星系了,这将是一种全新的粒子,特性未知。
它不与光发生相互反应,不然我们就可以看到这种物质的存在了。
它也不和强原子核力发生反应,不然它就会和粒子们组合成为物质,科学家就可以在原子实验中检测到它的存在。
暗物质或许会和弱原子核力发生反应,但弱原子核力太过微弱,影响的范围太小,以至于观察预期结果的任何偏差都极具挑战性。
也许此刻,就有无数的看不见的暗物质粒子悄无声息穿过你的身体。
然而,暗物质的引力使它最终被世人发现,因为宇宙中每一个质量体都具有引力,这是自然定律。
所以要了解暗物质,万无一失的方法就是通过观察其与正常物质的引力相互作用,例如星系中太阳的运动。
发表在arXiv预印数据库的一篇报告指出,物理学家提出一项全新的理论来解释“何为暗物质”和“暗物质怎么运作”的难题。
但在了解他们的理论之前,我们需要介绍一点能帮助我们理解暗物质的线索。
这些线索来自银河系中心散射出的超量伽马射线的形态。
我们通常只会在一些高能量活动中找到他们的身影,比如超新星的形成。
但是在银河系中心的伽马射线只多不少,鉴于这原来是十分罕见的灾难性事件。
故而这项新理论提出,伽马射线可能是高能电子运动的副产物。
这些高能电子,又叫做“轻子”,比伽马射线更容易产生,来源未知,遍布整个银河系。
这些电子无法被检测出它们太小太小,但当它们在星际空间穿行时,不经意间会撞上随机的光子光粒子。
温和且低能量的光粒子与强侵略性的高能电子相撞,撞击使光粒子获得了大量的能量,甚至开始辐射出我们能看见的伽马射线。
第二,银河系中心大量的伽马射线来自于无处不在的高能轻子。
第三,因为银核拥有最大的物质密度,所以我们合理猜测那里也是暗物质的聚集中心。
前两个现象之间的联系有一个恰如其分的名字:轻子引力门。
这个理论由中国天提粒子物理学主要实验室的孙旭东和戴本忠教授在其发表于arXiv的论文中得以完善。
只要我们理解什么是引力——一种吸引物体的力。
地球吸引月亮,太阳吸引地球,银河系里的太阳互相吸引……这样的例子还有很多。
所以,从表面上来看,暗物质也在引力的束缚之中。
物理学对引力的解释是适用于大型物体的,却没有一种所谓的“量子引力学”,可以解释极微小物体的引力作用。
在这个领域,引力也会能带给我们一些未知的惊喜。
一些另外的自然力量能够持续消灭、转化和创造粒子。
例如,弱核力可以将质子变成中子,引发放射衰变。
粒子及其反粒子可以通过电磁力连接,在辐射爆发中相互湮灭。
因此,在极端情况下,重力也许可以使两个暗物质粒子聚集在一起并摧毁它们,将它们变成其他物质。
根据研究者们描绘出来的理论模型,也许这些暗物质粒子转化为轻子。
因此在这个名字的“leptophilic”的部分,意思就是“lepton-loving”倾向于轻子。
根据这个新理论,暗物质粒子有时的互相湮灭,最大可能是通过引力的偶然互相作用。
这些偶然相互作用在物理学术语中被称为“引力之门”,并为粒子仅仅通过重力相互作用提供了一种方式。
这些碰撞在银河系中心会更常见,那里的暗物质密度可能也是最高的。
然后,这些电子会在宇宙中持续游览,最终撞击低能光子,散发出伽马射线,形成我们所观察到的银河系中心的大量射线。
但鉴于物理学家在鉴别暗物质方面一直不能突破,新的想法总是受欢迎的。
该理论与观测到的大量伽马射线的情况是互相匹配的。
但是,一旦大门被打开,承认暗物质粒子转化为正态物质在这种情况下是轻子,必须用更多的理论工作来寻找证明该理论的其他方法。
到目前为止,天文学家通过望远镜已经在宇宙中发现了超过5000多颗系外行星,而且在这数千颗系外行星中,还存在着远超出我们想象的奇特世界, 如有些行星的表面会下玻璃雨。
有的会上演冰火两重天, 有的甚至还会逃离母星的控制,成为流浪行星,而今天便带你了解宇宙中奇特的5颗系外行星。
1.HR 5183b行星HR 5183b行星是一颗气态巨行星,它距离我们大约为100光年,质量是木星的三倍,当时天文学家在发现它后,曾表示从未见过如此奇特的系外行星,因为它拥有奇怪的蛋形轨道,并且具有极高的偏心率,假如我们将他想象成太阳系的木星,那么其最远轨道能够达到海王星之外,可以想象到他的奇特之处。
2.WASP-76bWASP-76b行星位于双鱼座方向,距离我们地球大约为630光年,他是一个绕着F型主序星运行的气态巨行星,其质量大约是木星的0.92倍,半径为木星的1.83倍,而它之所以独特是因为在它的表面会下铁雨,由于距离母恒星非常近,已经被潮汐锁定,因此它的一面总是朝向恒星,其白天温度高达2500C,以至于该行星上的铁元素都熔化成了气体。
这些铁蒸气被强风吹到较冷的区域,并凝结成液滴形成铁雨。
3.HD189733bHD189733b是一颗距离地球约63光年的系气态巨行星,质量比木星还要大13%,在2008年,天文学家通过偏振测量法测定,发现HD189733b的蓝色波段反照率高于红色,这意味着他看起来是一个美丽的蓝色星球。
不过HD189733b虽然呈现出蓝色但并不是海洋,因为HD189733b表面温度极高,天文学家经过进一步分析发现,在它的大气层中富含硅酸盐,而这些硅酸盐在高温下熔化,然后形成了玻璃雨。
这些玻璃雨在风速高达9000公里/小时的超音速风中呈弧形落下。
4.开普勒10b开普勒-10b是开普勒望远镜发现被确认的第一颗岩质系外行星,距离地球大约为564光年,质量是地球的3.2倍左右,假如你能够置身于该行星表面会发现他这里如同地狱一般,由于距离主恒星非常之近,只有太阳至水星距离的20分之一,因此表面温度高达1300C,而在如此高温下,开普勒-10b上的铁和硅酸盐都成了熔岩状态,从而形成巨大的熔岩海洋。
同时在强风的携带中,还会下熔岩金属雨5.流浪行星我们知道几乎每个行星都是围绕其母恒星运行,但在宇宙中也有特例。
有些行星可能由于某种原因会逃离母恒星的引力控制,独自在寒冷的黑暗空间中徘徊。
而这些行星被称为流浪行星,比如CFBDSIR2149便是一颗被恒星抛出的流浪行星。
它的体积是木星的7倍,表面温度约为400摄氏度,是一颗只有5000万至1.2亿年历史的年轻行星,不过他是何种原因被抛出原来的行星系统,我们还不得而知!以上便是5个奇特的系外行星,看完不禁令人惊叹宇宙的奇妙和多样性。
那么你觉得以上哪个最奇特呢,欢迎在下方评论留言!
但一直都在失望中,太阳系没发现,远离太阳系亿万光年的深空也没发现。
这至少说明了两个问题,一是就是在宇宙中生命和文明太稀有,知音难觅;二是人类的科技和探测水平还处于很低层次,无法发现即便近在咫尺的外星生命和文明。
随着各种地面天文望远镜、太空望远镜的不断提升,科学家们的目光从太阳系内逐步转向太阳系外,寻找可能存在生命的行星。
1992年美国阿雷西博天文台发现了第一颗太阳系外行星,迄今已经有5000多颗太阳系外行星被发现。
科学家们按照地球生命孕育和存在条件来寻找地外星球的生命之源,即寻找所谓的宜居星球。
地球是一颗具有岩石外壳的行星,这样才能够适宜生命在表面活动;其次地球存在液态水,海洋才是地球生命的摇篮。
而适宜温度,是液态水存在的前提条件,目前地球平均气温约为15℃。
科学家们认定这是目前认知生命存在的两个硬条件,系外行星如果具备这两个条件,就属于宜居星球。
行星本身不发光发热,主要依靠恒星的辐射能量才能保持温度,这样宜居星球就至少要与主恒星保持一定距离,远了不行,近了也不不行;宜居星球还不能像太阳系木星、土星、天王星、海王星那样的气态行星,而是像地球、火星这样的岩石行星。
符合这两个条件的行星极少,在已经找到的5000多颗太阳系外行星中,类地行星大约只有几百颗,宜居带行星只有几十颗。
当然,除了以上最重要的两项条件,要让生命孕育和存活还有许多严苛的要求,这样科学家们弄了个地球相似度指数,英文为Earth Similarity Index,简称为ESI,就是根据行星半径、密度、质量、逃逸速度、表面温度、处在宜居带的位置等,通过公式量化打分,取值0~1之间,0代表完全不同,1代表完全相同。
一般认为0.5分以下的行星是不适宜生命存在的,相似度越高,孕育和存在生命的可能性就越高。
在我们太阳系,除了地球,还有三颗类地行星,它们的ESI值分别为:水星0.6,金星0.44,火星0.7。
金星是距离地球最近的行星,且质量和地球差不多,又距离太阳系宜居带最近,为啥ESI反而只有0.44呢?这就是因为那里的大气和表面状态十分恶劣,被称为太阳系的地狱行星。
而火星ESI值为0.7,是太阳系与地球相似度最大的行星,这也是科学家们正在努力奔赴火星,企图开发火星的原因。
而太阳系外一些经过科学家们精挑细选出来的行星,却有不少高于火星ESI值的星球,如格利泽-832 c为0.81,开普勒-442 b为0.83,开普勒-62 e为0.83,格利泽-667 Cc为0.84,开普勒-438 b为0.88等。
距离我们最近的恒星比邻星也有两颗行星,其中比邻星b的ESI值也高达0.86。
而我们今天重点要说的这颗蒂加登星b星,ESI值竟高达0.95!这是迄今为止,科学家们在太阳系外发现与地球最接近的行星,说它是地球的表兄弟甚至亲兄弟都不为过,那么那里会存在蒂加登星人吗?现在开始说重点:蒂加登星b是一颗怎样的星球?2003年,科学家在白羊座发现一颗暗弱的恒星,被称为SO J025300.5+165258,距离我们12.5光年。
这项发现是NASA一个研究小组在搜寻之前的小行星数据资料中意外找到的,由此就以这个研究小组组长、NASA天体物理学家博纳尔·蒂加登的名字命名,被称为蒂加登星。
为了方便读者理解,这里简要说一下系外行星的命名规则。
一般来说就是在发现的恒星后面加上小写字母a以后的英文字母,a一般用于恒星,不用于行星。
因此某恒星系统第一颗被发现的行星就被称为某恒星b,其次就类推为c、d、e、f、g…等等。
蒂加登星现在发现了两颗行星,被分别命名为蒂加登星b和蒂加登星c,我们要说的ESI值达到9.5的行星就是蒂加登星b。
为什么其与地球相似度这么高呢?首先,其公转轨道处于蒂加登星的宜居带,因此其表面温度适宜,这样,这颗星表面就很可能存在着液态水;其次,这颗星是一颗类地行星,其大小约地球的1.05倍,也就是个头质量与地球差不多,生命承受的重力也与地球相当。
这是宜居星球最重要的两项指标,蒂加登星b都符合,通过计算其ESI值达到惊人的9.5。
但因此就认为那上面一定会有我们的知音,就有些过于乐观了。
实际上,蒂加登星b还有许多与我们地球不一样的条件,有些甚至令人细思极恐。
蒂加登星b的主恒星蒂加登星是距离太阳最近的恒星之一,排在第24位。
但这颗恒星很小,是一颗红矮星,质量只约太阳的8.9%,表面温度只有约2600度,不到太阳的一半,光度只有太阳的约十一万分之一,视星等为15.4等,距离人类肉眼能看到的6等星亮度差了5757倍,因此很晚才被发现。
由于恒星很小,亮度热度较低,其行星为了获得可保存液态水的温度就必须距离恒星较近,因此在所谓宜居带的蒂加登星b距离蒂加登星就只有约0.025天文单位,约375万公里,也就是约为地球与太阳距离的0.025倍,约水星与太阳距离的十六分之一。
根据蒂加登星的亮度和温度,在这样一个距离相当在我们太阳系的地球和金星轨道之间,正好是在宜居带,让蒂加登星b的表面气温能够保持在0摄氏度以上,理论上应该比地球更热一些,具备存在液态水的条件。
但这种距离不可避免可能会发生两个事件:其一,蒂加登星强大的引力潮汐力很可能早就将蒂加登星b潮汐锁定了,就像月球被地球潮汐锁定一样,永远一面朝着主星;其二,强大的恒星风让蒂加登星b的大气很难保留。
这样,蒂加登星b会成为一个冰火两重天的世界,朝着主恒星的一面处于永远的白天炽热状态,水被蒸发殆尽,而背着主恒星的一面则永远处于黑暗的冰封酷寒中,连大气都被冻结。
而且,许多红矮星都是耀星,所谓耀星就是恒星上每天会出现几次超级耀斑爆发,紫外辐射会瞬间增强几百乃至上万倍,在耀斑爆发的几分钟内,恒星都会由红色变成蓝色,这种强烈的紫外辐射会杀死行星上一切生命,同时吹跑行星大气。
大气和地磁是地球生命保护的双重铠甲,蒂加登星b没有了大气和地磁保护,将受到来自蒂加登星的强烈辐射,生命很难存活。
而且,这样近的距离让绕蒂加登星公转一圈只需约117个小时,每秒线速度约56公里。
也就是如果那里真的有蒂加登星人,他们约4.9个地球日就过了一年。
当然,由于已经被潮汐锁定,就没有了一年四季,倒也感觉不到一年的寒暑变化。
那么,蒂加登星b在这样的环境下会有生命存在吗?现在还是个未知数,也只能是个未知数。
因为人类现在的观测水平还很弱,无法看清那里的一切,甚至根本看不到蒂加登星b的存在,只是通过大型天文望远镜分析恒星的光变和引力摄动,来估计那里的情况。
如果要证实那里到底有没有蒂加登星人,最好的办法就是到那附近去看一看。
可惜,现在人类的航天速度还处于蜗牛时代,虽然无人探测器通过行星引力弹弓效应已经达到了秒速200公里,但载人航天的速度还只能勉强达到第二宇宙速度,也就是每秒11.2公里。
如果要飞出太阳系,至少要达到第三宇宙速度,即每秒16.7公里。
如果载人航天在短期内达到第三宇宙速度,按每秒17公里的速度飞到蒂加登星去,一切都顺利的话,旅途也要22万年;即便无人探测器200公里秒速,飞往蒂加登星也需要18700多年。
因此,要去蒂加登星看一看的愿望,在今天还只能是个不切实际的梦。
这样,那里有没有蒂加登星人,就无法定论了。
不过科学家通过分析,认为那里的生命存在条件并没有上述说的那么悲观,主要原因如下:1、蒂加登星的年龄至少已经有80亿岁了,这样比太阳就大了约35亿岁,作为红矮星年轻气盛的耀星时期已经过去了,恒星运行已经平稳多了,因此对蒂加登星b就友好多了,不至于有那么恶劣的辐射环境。
2、即便蒂加登星的大气被吹跑了,又没有地磁保护,但只要有海洋存在,同样可以孕育和生存生命,因为海洋可以隔离和吸收辐射,生命可以生存在深水里。
3、即便被潮汐锁定,一面固定对着恒星,另一面永远得不到光照,但如果有空气流动的话,依然能够传递热量,让背面也能感受到温暖;而且,在晨昏带,就是白天与黑夜的交界处,还有一圈恒温带,完全适宜生命存在。
4、相对太阳这样的黄矮星,红矮星寿命超长,因此具有让生命稳定生存很长的时期,这个时间长达几百上千亿年,蒂加登星寿命可达万亿年。
而太阳寿命只有100亿岁,而且让地球生命宜居的时间只有10~15亿年。
5、现在的蒂加登星b比地球年龄大了35亿岁,如果蒂加登星人像人类一样的时间出现,现在文明已经有35亿年了,那是何等先进的文明啊。
所以,科学家们还是看好那里的生命,更期盼着那里出现文明。
如果那里真的存在高级别文明,我们去不了,说不定哪天蒂加登星人就来到我们面前呢。