O你的人类世界充满了光明。首先，每秒钟有10万亿个光子从我们称之为太阳的巨型天然热核反应堆的外层快速到达地球的日面，到达每平方厘米。还有光子可以在任何一立方厘米的开放空间中向四面八方飞奔。其中一些是130亿年前大爆炸产生的微波残留物，另一些是遥远恒星和散布在宇宙中的无数天体物理事件产生的光子。
我们还沐浴在来自本地的手工电磁辐射中。我们这些温暖潮湿的人类是强大的红外信标。我们奇特的化学代谢以热量的形式释放能量，将光子辐射到环境中。如果你能打开对电磁波谱的红外波长敏感的护目镜，你会发现一个明亮的世界:从你自己发出的光到你的狗、猫、宠物鹦鹉发出的光，甚至是疯狂拍打的昆虫的微小肌肉发出的光。1
然而，当我们放眼宇宙，越来越明显的是，我们的光饱和存在可能有点不寻常。每当太阳落山，天空变暗的时候，这一事实的一个最大线索就在我们眼前。如果我们生活在一个真正无边无际且不变的宇宙中，那么我们可能会认为，在我们观察的每个方向上都有由恒星组成的星系，它们都以无限的级数堆积在一起，所以没有可见光就没有任何地方。
不知何故，一个跨越数万光年的星系，实际上与其中心的一个微观点密切相关。
在宇宙学中，这被称为奥伯斯悖论，得名于德国天文学家海因里希·奥伯斯(Heinrich Olbers)在1823年的研究。尽管奥伯斯在用数学方法解释这个公认的谜题方面做得不错，但他自己却没能很好地解释为什么天球大部分时间都是黑暗的，这就给埃德加·艾伦·坡留下了空间走上正轨在1848年。坡的定性洞察力是，也许宇宙只是还没有老到足以让天空充满光。
对这一悖论的现代解决方法包含了一些微妙之处，但它确实主要归结于这样一个事实:我们并非生活在一个无穷无尽、一成不变的宇宙中。宇宙不仅有一个有限的年龄，它有一个复杂的恒星形成历史(有限的寿命)，它正在经历的膨胀稀释了从遥远的地方到达我们的光的强度。因此，我们的天空对我们的眼睛来说并不是均匀明亮的，与我们的日常环境相比，宇宙的大部分都缺乏光子。
然而，故事并没有就此结束，因为恒星的历史中有一些奇怪的曲折，这些曲折首先与恒星的实际形成有关。当我们有一个很健壮的(虽然还不完善)的理解基本物理驱动程序和过程导致的存在的单个恒星或stars-beginning星际引力聚集和崩溃的联储局谈到整个恒星在星系的数量相当棘手的事情。
过去30年左右的研究表明，宇宙中恒星的形成在大约100亿到110亿年前达到了一个扩展的活动高峰。2自那个时代以来，虽然新的恒星肯定仍在产生，但产生的速度已大大降低。如此之多以至于似乎宇宙将会形成的绝大多数恒星——大约95%——已经形成了。3.未来是新生恒星数量不断减少的时代，随着星系合并或其他触发事件的发生，这些新生恒星偶尔会出现小雨。
天才:丹尼尔·沃尔夫·萨文
丹尼尔·沃尔夫·萨文(Daniel Wolf Savin)喜欢开玩笑说，他在哥伦比亚大学(Columbia University)研究恒星诞生的天体物理实验室应该被称为“起源实验室”(Genesis lab)。“如果你读《创世纪》，第一章第三节:‘神说，要有……阅读更多
但这里有一个大难题。究竟是什么限制了宇宙已经产生和将会产生的恒星的数量?这个问题长期以来一直是天体物理学的一个激烈争论的主题，特别是与单个星系的恒星组成有关的问题。例如，我们目前的宇宙学范式(或者至少是大多数科学家赞同的)是，我们生活在一个由暗物质主导的宇宙中，在一个暗物质宇宙中，最大的星系应该是最近形成的，4由更小的系统的分层、引力驱动合并而成。然而，如果你检查非常大的、质量巨大的星系，你会发现它们往往是由更老的恒星组成的，这表明它们已经在老态龙钟的状态下存在了很长时间。
为了解释这一点，天文学家援引了“猝灭”的概念，即某些东西会抑制或停止星系间新恒星的形成。毫不奇怪，你需要一个相当有效的机制来扑灭这些级别的任何东西最有可能的元凶是超大质量黑洞吗存在于核心大多数星系中，当它朝着它们的视界呼啸而去时，物质释放出的光子和粒子会淹没它们周围的空间。这种向外的能量转移可以毫不夸张地将星际气体吹走，否则这些气体会冷却并聚集成新的恒星。
这一过程的具体细节肯定还没有被完全理解。但有新的诱人的线索表明，超大质量黑洞的质量似乎与它们所在星系中恒星的质量有关。5这是相当令人震惊的，因为即使是一个质量是太阳10亿倍的超大质量黑洞，其体积也只相当于我们的太阳系。因此，一个跨越数万光年的星系，实际上与它中心的一个微观点密切相关。
一种提出的解释是存在一种脉冲反馈系统。如果黑洞通过吞噬流入的星际物质来成长，从而形成新的恒星，这就会触发释放能量的洪流，同时把黑洞的食物推开，在整个星系中熄灭恒星的形成——使黑洞的质量和恒星的总数在整个历史中保持同步增长。
这就是黑洞最奇怪的特征之一。尽管黑洞在宇宙中是“单行道”——空间和时间的内在扭曲被事件视界所覆盖，不允许任何东西返回——但它也可以为可观测宇宙中一些最明亮、影响最深远的现象提供动力。这些现象反过来又可能极大地限制了宇宙中恒星的数量;在熄灭宇宙中积累的光的过程中发挥作用。有句老话说，没有黑暗就没有光明，对于宇宙来说，没有光明就没有黑暗，这也是非常正确的。
凯莱布·沙夫(Caleb Scharf)是一名天体物理学家，纽约哥伦比亚大学(Columbia University)天体生物学主任，也是研究人类和机器意识的机构yhousenyc.org的创始人。他的新书是可缩放的宇宙:宇宙尺度的史诗之旅，从几乎一切到几乎一无所有．
工具书类
1.吸热昆虫的体温调节。科学185, 747 - 756(1974)。
2.宇宙恒星形成史。天文学和天体物理学年度回顾52, 415 - 486(2014)。
3.Sobral、D。et al。在z = 2.23, 1.47, 0.84和0.40处的大Hα调查:来自HiZELS的恒星形成星系的11 Gyr演化。《皇家天文学会月刊》428, 1128 - 1146(2013)。
4.Man, A. & Belli, S.大质量星系中的恒星形成淬火。自然天文学2, 6950697(2018)。
5.星系如何消亡:对恒星形成过程的熄灭的新见解。news.ucsc.edu(2020)。
主图像:Vadim Sadovski / Shutterstock
本文首次发表于2020年8月的《黑暗面》(The Dark Side)网络版。
