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水果图片,世界到底有多大(六)世界的极限,世界之外是什么,龙王传说

2019-04-16 22:32:13 投稿作者:admin 围观人数:202 评论人数:0次

在研讨悠远的国际之前,科学家有必要了解咱们周围的状况。正如咱们之前所见到的,引力把银河系和本星系群的其它成员,以及室女超星系团的几千个其它星系捆绑在一同。几十年来,地理学家一向信任那便是咱们置身其间的最大的引力捆绑结构体。

可是,2014年宣布的一份研讨生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说标明,本超星系团仅仅一个规划更大的、被叫做拉尼亚凯亚(Laniakea,夏威夷当当地言,意思是“一望无垠的天空”)的集体中的一部分。尽管室女超星系团的跨度达1亿光年,拉尼亚凯亚的直径却有5亿多光年。

2014年9月,地理学家依据星系的相对速度承认银河系、室女超星系团和其它几个超星系团构成了拉尼亚凯亚(Laniakea)超星系团(图中被圈起来的区域)。拉尼亚凯亚超星系团的展幅为5亿2千万光年,坐拥超越10万个星系成员,总质量高达10的17次方(即1后边跟着17个零)倍太阳质量。(图片来历:R. BRENT TULLY, HELENE COURTOIS, YEHUDA HOFFMAN, AND DANIEL POMAREDE)

在地球、乃至是太阳系内部,丈量间隔不是什么难事,可是,在人工勘探器都还无法抵达的当地,间隔的丈量就困难多了。地理学家没办法用卷尺丈量地球到另一个星系的间隔。他阎王不高兴们运用的丈量东西是一种天体宣布的光。

丈量国际的胀大

核算悠远的星系与咱们之间的间隔有两种办法。其间最简略的办法便是使用天体的视亮度。里昂大学的Helene Courtois是界说拉尼亚凯亚超星系团的学者之一,她拿丈量60瓦灯泡的间隔来打比方。因为你现已知道灯泡的实在亮度,所以你只需丈量它看上去有多亮,就能核算出它离你有多远。

星系宣布的可见光在传达到地球的进程中总会遭到尘土的遮挡,所以地理学家便丈量这些星系在射电波段的辐射强度,由此核算它们在可见光波段宣布多少能量。然后,他们再把观测到的亮度与核算得到的实践能量进行比较,来确认这些星系的间隔。

另一种丈量办法是经过剖析星系团里紫阳最亮堂的星系宣布的光来确认星系团成员的运动状况。这个核算的难度要更大一些,但却根据下面这个简略的现实——光可以通知科学家,一个物体究竟是向咱们飞驰过来,仍是离咱们而去。假如星系朝向地球运动,它宣布的光的色彩会偏蓝一些;假如它向着远离地球的方向运动,光的色彩就会偏红。其它星系的引力拉扯或许国际的胀大都有或许引起这样的运动。

现在,咱们现已知道国际正在胀大,并且带着星系一同绝尘而去。科学家只需比较同一片天区里很多天体的运动状况,就能分解出不同qq音乐播放器的运动形式。当地理学家对超星系团的成员星系进行划分时,可见物质和不行见物质(暗物质)的引力效果都要考虑在内。

在发现拉尼亚凯亚超星系团的进程中,Courtois与搭档用上面说到的两种方浪潮信息法对81袁咏仪张智霖00多个接近星系的间隔和运动状况进行研讨。他们发现,在某一个区域中,有些星系朝这个方向走,而另一些星系却往另一个方向走。就像山顶上的一颗小石子既可以掉入这边的山沟,也可以滚向另一边的山沟,那个拐点标志着拉尼亚凯亚超星系团的鸿沟。不过,更远处的国际又有些什么呢?

纤维结构和空泛

在几十年前,地理学家凭借前面说到的两种技能剖析星系宣布的光,开端制作国际的物质结构图。到了20世纪70年代晚期和80年代前期,国际结构的图景逐渐显现出来:星系簇拥在一同,夹在它们之间的是空泛。

80年代晚期,地理学家又注意到咱们邻近的星系exciting都朝着南天球的一个特定区域运动。这个运动是由引力驱动的,阐明那个区域必定含有很多质量;科学家把它叫做“巨引源”(Great A双重人格ttractor)。拉尼亚凯亚超星系团里的一切星系正朝着那个地址坠落下去。

当地理学家打开更大规划、掩盖更大面积的天区的巡天观测时,更多发现随之而来。望假面骑士kabuto远镜和照相机的功能还在快速地提高,采光才干更强、灵敏度也更高的勘探器让科学家可以看得更远,看到越来越远的曩昔。

上图展现了邻近国际中的12万5千零71个星系怎么集组成团。作为6度视场星系巡天(6 Degree Field Galaxy Survey)观测的组成部分,地理学家制作了这幅图。(图片来历:C. FLUKE/6DF SURVEY)

科学家的视野现已穿越半个国际,看到那里的大标准结构,确认那里的星系怎么散布。他们看见星系与其宿主星系团“结成团块”,由星系串联构成的星系链把这些团块衔接起来,夹在它们之间的空间一片空白。这便是咱们所说的“国际网”。这个现象在国际遍地不断重复,使得从大标准看曩昔,国际中没有哪一处地址比其它任何地址愈加重要。

可是,国际中还有更多物质是望远镜看不到的。星系链的结构根底是暗物质。暗物质是一种奥秘物质,咱们只能经过它与星系、恒星的引力效果来揣度它的存在。在星系团里,它遍及在星系周围,也是它维系着衔接超星系团的星系链或许说纤维结构。国际中暗物质的含量比一般豆腐丸子的做法物质高出5至6倍。

因为地理学家看不见暗物质,他们也就无法看见国际结构的主体。为了了解它的容貌,科学家良木一夕凭借杂乱的核算机数值模仿生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说来构建国际,把整个国际演化前史紧缩至几周时刻。他们大概知道现在国际中有多少一般物质,有多少暗物质生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说。他们把这个信息与物理规则一同编入核算机模型。

2009年,由五个国家的地理学家组成的研讨团队进行千禧(色拍Millennium)-II核算机数值模仿,模仿国际在一个边长为四亿光年的立方体积内的演化。研讨者盯梢了超越100亿颗“暗物质粒子”的演化,每颗粒子的质量为690万倍太阳质量。上面四幅图(从A至D)展现在一个边长为5千万光年的视场中暗物质粒子在114亿年的演化进程。(图片来历:BOYLAN-KOLCHIN, ET AL.(2009))

“当数值模仿完毕,虚拟国际演化成形,咱们就把它与咱们观测到的国际进行比较,”Courtois说。核算机模型提醒出的结构要比咱们实践观测到的多,早在几十亿年前,国际网就现已构成了。

亮堂的指示牌

即便最亮堂的星系也无法与正在活泼吞噬物质的超大质量黑洞争辉。尽管在每个大质量星系的内部都潜伏着这样一个贪吃巨兽,但它们之中只要一小部分正在吞食物质,地理学家把它们归为“活泼类”。类星体便是活动星系核的一种。

上面这幅3C348的相片是用哈勃空间望远镜在光学波段拍照的相片与甚大阵(Very Large Array,简称VLA)在射电波段的观测数据组成的。“哈勃”担任拍照坐落中心的黄色椭圆星系,VLA的观测则提醒了一个带有高能等离子体喷流的活动星系核。俞秋言这个宽度为150万光的喷流源自于一个具有25亿倍太阳质量的超大质量黑洞。地理学家使用类星体(另一种活动星系核)来研讨悠远的国际。抛弃我抓住我(图片来历:NASA/ESA/S. BAUM AND C. O’DEA(RIT)/RPERLEY生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说 AND W. OOTTON(NRAO/AUI/NSF)/THE HUBBLE HERITAGE TEAM(STScl/AURA))

黑洞吃掉的物质包含靠得太近的恒星或许气体云。在引力的牵引下,物质流向大质量黑洞,就像水旋入下水道相同,在黑洞周围构成吸积盘。物质因冲突生热而发光。这些光在很远处都能看到——实践上,这个间隔是如此远,以至于离咱们最近的类星体宣布的光需要走6亿年才干抵达地球。

地理学家现已找到散落在国际遍地的类星体。最远的一个早在国际大爆炸后7亿5千万年就已呈现。它宣布的光要走130多亿年才干抵达地球。

类星体宣布的光是研讨悠远国际的全能东西。科学家可以像描绘星系的空间散布那样,制作类星体的散布,由此来绘出纤维结构和空泛。此外,类星体还像手电筒那样,照亮了宿主星系周围的气体、星系际气体、乃至是沿着邻近的纤维结构流入的气体。

加利福尼亚州立大学圣克鲁兹分校的地理学家J. Xavier Prochaska与搭档一同对大约20颗悠远的类星体进行了研讨,得到了两个大发现。首要,他们看到一颗类星体被一大群氢团团围住,规划远远超出星系的正常尺度。他们估测这团气体是生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说沿类星体地点的纤维结构散布着。这颗类星体宣布的光传到地球时现已花了近110亿年。

第二个发现是,学者们最近发现了四个互相挨得很近,并被一大团氢云包裹着的类星体。“它会演化成类似于咱们今天所见到的室女星系团那样的结构,”Prochaska说。

在这两个发现中,地理学家们看到的光是荧光。Prochaska说,“类星体在一系列能量段发光,这些光照射到星系上,星系实践上又把光给反射出去。”Prochaska以为,未来5至10年新上线的观测东西能让地理学家找到隐藏在纤维结构和正在构成的星系团中的好几百颗类星体。

前往国际前期

地理学家越往远处看,他们看到的结构就越少。这是因为他们看见了前期的国际,咱们今天看见的结构——例如旋涡星系,以及由数千个星系构成的星系团——在其时还不存在。国际并非生来就有如此杂乱的结构。正好相反,国际在大爆炸后从前既细密又火热,电子、质子和光子频频磕碰,充溢在整个国际空间。自那今后,国际现已胀大了138亿2千万年。

跟着胀大,国际开端降温,直到它的温度降低到3000开时,每个质子捕获身边的一个电子构成一个呈电中性的氢原子。尽管还有零散几个粒子四处游荡,“弹球”(粒子相撞)游戏现已完毕了。

与此同时,光子也获得了解放,可以在国际空间中自在飞翔。自那时起,它们便沿着时空结构传达开去。因为国际的胀大拉长了光子的波长,这些光子成为了咱们在今天看到的、遍及全天的微波布景辐射(简称CMB)。

不管从哪个方向看,CMB都几近相同(即各向同性)。它通知地理学家,在大爆炸后38万年时国际的容貌——简直毫无结构特征、由氢和氦构成的粒子汤。

CMB本身温度的细小崎岖反映出不同区域的物质密度存在细小的差异。终究,密度较高的区域构成星系、乃至星系团,密度较低的区域则空无一物。

“了解简略的国际怎么演化生姜泡脚成有结构的杂乱国际,是地理学研讨中短少的重要一块,”洛杉矶市加利福尼亚州立大学的Steve Furlanetto说。

这个改变发生在地理学家所说的漆黑时期。在那个时期,物质的密度还不够高,不足以形生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说成恒星,照亮国际。当第一批恒星出世并会聚构成星系,国际开端演化成咱们今天所见的容貌。可是,第一批星系比银河系小了100万倍,并且十分悠远,望远镜无法看见它们,Furlanetto说。尽管如此,地理学家仍是可以经过其对周围物质的影响来搜索这第一批天体。

漆黑时期开端于CMB之后,完毕于类星体与星系构成(大爆炸后10亿年)之前。这个中心阶段的搜索作业全都围绕着国际中最多的元素——氢来进行。跟着恒星和星系开端发光,它们宣布高能辐射。辐射的能量很强壮,足以剥离掉氢原子的电子,使之成为氢离子。

这些光源继续发射能量,“一点点地,第一批光源在国际空间中蚀刻出由离子物质构成的孔洞,”荷兰开普坦地理研讨所的破局Saleem Zaroubi说。跟着越来越多的恒星构成、发光,这些孔洞的面积不断扩大,个数不断增多,直到恒星周围一切的中性氢都被电离了。

地理学家以为,当第一批恒星和星系照亮国际,把氢原子(由一个质子和一个电子组成)电离成氢离子(只要一个质子,没有电子),由此敞开了继续几亿年时刻的再电离时期。(图片来历:ASTRONOMY: ROEN KELLY)

找到这个改变时期的要害办法是1944年人们发现中性氢在21厘米处宣布射电辐射。但是,氢离子不会发生果图片,国际究竟有多大(六)国际的极限,国际之外是什么,龙王传说射这种辐射。在国际前期,中性氢遍及遍地,研讨人员估计可以观测到弱小的射电辐射。这使得间隔咱们较近的区域没有21厘米信号,更远的区域则有较强的辐射。

这个信号的搜索作业——寻觅地理学家所谓的“再电离时期”存在的依据——刚刚打开,现在还没有任何仪器勘探到这个弱小的信号。有才干勘探这个辐射的射电望远镜最近现已开端作业,另一个则还要等上几年才干开工。

预备测绘国际再电离时期的科学家指出,从电中性的、平铺直叙的国际向被电离的、有团块结构的国际的改变是一个绵长的进程——或许继续几亿年时刻。它是国际前史中一个重要的缺失部分。Zaroubi对此表示同意,说:“这关于了解国际从开端到现在的演化进程是十分重要的一步。”

地理学家对大标准上的国际结构,以及国际的前期图景现已有了十分多的了解。但是,不走运的是,在编写国际前史时,他们依然短少了一个重要的华章。

像Zaroubi、Furlanetto这样研讨再电离时期的科学家们信任,未来几十年的观测将向咱们提醒出悠远的射电辐射,通知咱们国际是怎么从遍及中性氢的状况演化成为充溢杂乱结构的姿态的,怎么构成星系、恒星和咱们称之为家的行星的。

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原文标题:How immense is the universe?

作者:SLiz Kruesl 原文来自:Astronomy Posted:2015年1罗马尼亚2月刊

编译:京晶 审校:数星星的猫

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