简历阅读 -宇宙几乎创造了它所能创造的所有恒星

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宇宙几乎创造了它所能创造的所有恒星

黑洞是宇宙的调光器。

我们人类的世界浸泡在淡。对于初学者有到达每平方厘米每秒......通过迦勒沙尔夫10万个万亿光子

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。

我们还沐浴在当地采购的,手工的电磁辐射。我们温暖,粘糊糊的人是强效红外信标。我们看中的化学代谢鸡舍能量作为热量,散热关到环境的光子。如果你能在护目镜的电磁频谱的红外线波长敏感切换,你会出色地发红找到一个世界:从你的自我产生的光的光从你的狗,猫,炽烈的宠物鹦鹉,甚至疯狂地扑虫的微小肌肉.1

然而,正如我们超越,在宇宙中,它变得越来越明显,我们的光饱和的存在也许是有点不寻常。其中最大的线索,这个事实的每一次太阳下山,天空变暗盯着我们的脸。如果我们生活在一个真正无止境的,不变的宇宙中那么我们可以预期将在我们看到的每一个方向恒星的星系,都在无限进展叠起来,这样会有不可见光的地方。

不知怎的,一个星系光年的跨度数万密切相关的是,实际上,微观在其中心点。

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·坡留下了空间正途在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。

故事并没有结束相当那里,但因为恒星的历史中有一些奇怪的扭结,与摆在首位实际形成的恒星有关。虽然我们有一个非常强大的(尽管仍然不全)的基本物理驱动器和进程,引力凝聚和星际崩溃是导致明星个人或群体的存在恒星,开始理解事情,当它涉及到整个种群恒星星系中的东西是相当棘手。

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。

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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合理的罪魁祸首是超大质量黑洞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。

这如何可能会奏效肯定还没有完全了解的精确细节。但有一个事实,新的诱人的线索,超大质量黑洞的质量似乎关联与包含在它们的宿主星系恒星的质量。5这是非常令人震惊的,因为我们的太阳的甚至是超大质量黑洞十亿倍的质量只占类似于我们太阳系的体积。所以总得星系光年的跨度数万密切相关的是,实际上,微观在其中心点。

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。


卡莱布·施夫是一名天体物理学家,天体生物学的在纽约哥伦比亚大学的主任,yhousenyc.org的创始人,一个研究所是研究人与机器的意识。他的最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.索布拉尔,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。皇家天文社会的每月通知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.斯蒂芬斯,T.星系是如何死:新的洞察到的恒星形成淬火。news.ucsc.edu(2020)。


主图像:Vadim Sadovski / Shutterstock

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