请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

超级大本营军事论坛

 找回密码
 加入超大军事

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 1554|回复: 17
收起左侧

科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安

[复制链接]
发表于 2018-12-6 19:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

更多精彩专业军事内容,期待你的加入!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?加入超大军事

x
环球科学

4×1084,这个巨大的数字实际上是宇宙历史中所有恒星发出的光子的总数。4×1084是个什么样的概念?如果我们的太阳(只剩下几十亿年的寿命)能够继续燃烧1032年,那么它所能释放出的光子总数大约是这个数字。

科学家是如何得知这个数字的?

我们知道,自大爆炸以来,宇宙已经持续不断地膨胀了138亿年。从任何方向看,我们视野所及的最远距离为461亿光年,在这个范围内有大约2万亿个星系。每个星系平均包含了数千亿颗恒星,每颗恒星大约由1057个原子组成。

大部分恒星诞生于分子云,新形成的恒星所辐射出的星光会穿梭在宇宙之中,与它们遇到的所有原子相互作用。而最有趣的是,星光有可能与能量最高的光子——伽马射线相互作用,从而产生新的粒子:电子-正电子对(正电子是电子的反粒子)。这对那些运用太空伽马射线望远镜进行研究的科学家来说尤为有趣。



左边显示的是纯能量(黄色波浪线)可以产生物质-反物质对,右边显示的过程则完全相反——物质-反物质会湮灭变成纯能量。(图片来源:DMITRI POGOSYAN / UNIVERSITY OF ALBERTA)

在宇宙中,一些星系中央拥有活跃的超大质量黑洞,它们是非常好的极高能粒子(包括伽马射线)发射体。超大质量黑洞的周围会形成一个由气体、尘埃等组成的吸积盘。当盘中的物质落入黑洞时,引力能会转化为光,使这些星系的中心非常明亮。在某些情况下,落入的带电粒子会被磁场加速,形成以接近光速运动的相对论性喷流(如下图)。当一个星系产生的喷流正好指向地球时,它最明亮,因此也被称为耀变体。



耀变体会加速质子,从而产生π介子;π介子会进一步产生中微子和伽马射线。(图片来源:ICECUBE/NASA)


然而,无论何时,当你观察遥远宇宙中的任何物体时,视线所经之处都有物质存在。气体云的存在会吸收一部分的光,我们可以通过分析吸收线来计算这部分的光。星系和星系团经常会干扰信号;我们可以测量它们的亮度、密度和其他属性,以校准我们所研究的每一个耀变体。此外,耀变体散布在宇宙之中,来自太阳系的黄道效应和来自银河系的前景效应都会影响我们所看到的耀变体。而每一个耀变体都有着本质上独一无二的能量和通量特性。

通过确定从耀变体到地球之间都存在哪些东西,我们就可以确定被研究的耀变体的源属性,从而也就有了一个校准良好的工作起点。

这也提供了一种方法,可以使用伽马射线望远镜来测量宇宙中所有的星光。我们可以这样做:

首先,测量宇宙中所有被发现的耀变体。

然后,测量每个耀变体的红移,这样就可以知道它距离地球有多远。

接着,测量伽马射线望远镜接收到的伽马射线的数量,将其作为红移和耀变体亮度的函数。

最后,如前所述,当伽马射线与银河系外的背景星光碰撞时,会产生电子-正电子对。利用所有这些信息,就可以计算出必须存在多少的背景星光,才能解释损失掉的伽马射线。

有了这些信息,费米-LAT合作项目(LAT是费米上的大区域望远镜仪器)研究了739个耀变体。在这些耀变体中,距离我们最近的也有2亿光年之远,而最远的距离我们116亿光年——这意味着从耀变体出发的光,经过了116亿年才能抵达地球,而那时宇宙的年龄只有22亿年。

他们的发现证实了之前的结果,并且提高了精度:大约100亿年前,宇宙中的恒星形成率就达到了峰值,此后一直在下降(如下图)。今天,恒星形成率只有早期最大形成率的3%,而宇宙形成新恒星的速率还在继续下降。换句话说,宇宙正在消亡,而我们却无能为力。



耀变体会加速质子,从而产生π介子;π介子会进一步产生中微子和伽马射线。(图片来源:MARCO AJELLO AND THE FERMI-LAT COLLABORATION)


但这项研究得出了一个有趣而新颖的革命性结果。根据费米望远镜收集到的数据,科学家有史以来第一次能够测量整个宇宙历史中发出的全部星光。这是前所未有的。这些星光的总量是多少呢?就是开头提到的数字:4×1084个光子,这个数字是宇宙中所有质子、中子、电子总数的数千倍!这一发现可以帮助天文学家揭开恒星形成的完整历史。





https://news.china.com/discovery/13001650/20181206/34606842.html?newsbaidu
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-6 20:58 | 显示全部楼层
4×1084 ?  是不是4^1084 ?
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-6 21:03 | 显示全部楼层
4^1084 这个计数法表达很奇怪,为什么不是2^2168 ?

特地搜索了一下, 真相在这里:

恒星发出的星光总量为 4×10^84,也就是 4 后面跟 84 个零(septenvigintillion)
4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000, 000,000,000,000,000,000,000
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-6 22:07 超大游击队员 | 显示全部楼层
cy6er 发表于 2018-12-6 21:03
4^1084 这个计数法表达很奇怪,为什么不是2^2168 ?

特地搜索了一下, 真相在这里:

一猜就是四乘以十的八次方。
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 00:33 | 显示全部楼层
新颖的革命性结果?参看中国成语---瞎子摸象
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 01:44 | 显示全部楼层
100亿年前的智能生命在哪里?
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 02:24 | 显示全部楼层
“自大爆炸以来,宇宙已经持续不断地膨胀了138亿年。从任何方向看,我们视野所及的最远距离为461亿光年。”

这个不是矛盾的么?!461亿光年远初的辐射难道不是461亿年前发出的么?而那时候宇宙还没有bang呢!?
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 08:27 超大游击队员 | 显示全部楼层
fdbiology 发表于 2018-12-7 02:24
“自大爆炸以来,宇宙已经持续不断地膨胀了138亿年。从任何方向看,我们视野所及的最远距离为461亿光年。” ...

就是现在461光年远的物体,在138亿年前那个位置发的光我们现在才看到,考虑红移了,
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 11:02 | 显示全部楼层
我们知道,自大爆炸以来,宇宙已经持续不断地膨胀了138亿年。从任何方向看,我们视野所及的最远距离为461亿光年,在这个范围内有大约2万亿个星系。每个星系平均包含了数千亿颗恒星,每颗恒星大约由1057个原子组成。你这开国际玩笑呢吧?
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 14:15 | 显示全部楼层
宇宙全是光子?全是弦??
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 22:09 | 显示全部楼层

RE: 科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安

洄水王 发表于 2018-12-7 08:27
就是现在461光年远的物体,在138亿年前那个位置发的光我们现在才看到,考虑红移了,

”这就有必要区分宇宙自身——大爆炸创生出的一切——和“可观测宇宙”——我们所能看到的一切。通过对宇宙微波背景的观测,宇宙学家已经知道宇宙的年龄为137亿年。而由于光传播的速度是有限的,地球上的观测者因此只能看到在这一时间段内传播到地球上的光。那么是不是因为我们在各个方向都能看到137亿光年远的宇宙,于是可观测宇宙的大小就是这个数值的两倍呢?
不是。在宇宙微波背景中我们所看到的物质是在137亿年之前发出的这些辐射,但在那以后这些物质就凝聚成了星系。由于宇宙膨胀,现在这些星系距离我们大约465亿光年。这一“距离”指的是现在这些星系和我们之间的距离,而不是它们发出光线时到我们的距离。所以,可观测宇宙的“直径”大约为930亿光年。这一结论似乎违背了爱因斯坦的相对论,即光速是物体在空间中运动的极限速度。但是这并不适用于空间自身的膨胀。普适的速度极限在极端情况下会有个别的例外,宇宙的膨胀就是其中之一。“

——好吧,这又在玩弄时空坐标系的。说460等于是把四维坐标系拍扁成三维的了。
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 22:43 | 显示全部楼层
输入法不能正确表 达   幂?
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-7 23:48 | 显示全部楼层
天文学家说的越玄越要装着信,反正无法证伪。
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-8 02:08 超大游击队员 | 显示全部楼层
北京野人 发表于 2018-12-7 22:43
输入法不能正确表 达   幂?

代替计数法是用^代表后数为幂,10^123456
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-8 22:56 | 显示全部楼层

RE: 科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安

bjnr 发表于 2018-12-7 01:44
100亿年前的智能生命在哪里?

看来我们错过了本宇宙最精彩的时代了,要是那时候就形成大量文明的话,要么在这100多亿年里离开了,要不就在绝望中失落了吧。
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-8 23:02 | 显示全部楼层

RE: 科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安

古叶天枰 发表于 2018-12-8 22:56
看来我们错过了本宇宙最精彩的时代了,要是那时候就形成大量文明的话,要么在这100多亿年里离开了,要不 ...

非常有可能
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-8 23:58 | 显示全部楼层

RE: 科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安


毕竟按照现在的理论,那个时候是资源,物质,交流信息最发达的时期,如果那个时候都无法离开本宇宙这个盒子,那未来真的是无比绝望的,不论做什么都是消磨时间等死。
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
发表于 2018-12-9 08:17 超大游击队员 | 显示全部楼层
翻译得没法看,估计是几番
最具影响力军事论坛-超级大本营军事论坛欢迎你!超然物外,有容乃大。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 加入超大军事

本版积分规则

指挥中心大屏幕

监狱|手机|联系|超级大本营军事论坛 ( 京ICP备13042948号 | 京公网安备11010602010161 )

声明:论坛言论仅代表网友个人观点,不代表超级大本营军事网站立场

Powered by Discuz © 2002-2018 超级大本营军事网站 CJDBY.net (违法及不良信息举报电话:13410849082)

最具影响力中文军事论坛 - Most Influential Chinese Military Forum

GMT+8, 2018-12-12 20:00 , Processed in 0.038128 second(s), 8 queries , Gzip On, Redis On.

快速回复 返回顶部 返回列表