加入收藏 网站地图 网站首页    
中国在线 首页
站内搜索
您的位置: 首页 >> 科技 >> 宇宙 >> 正文
分享到:
宇宙之最
2018-3-27 1:48:00           作者: 大科技杂志社

宇宙最热、最冷的地方在哪里?最亮、最暗的东西是什么?最快、最圆的东西是什么?本文将一一作答。

最热:让你瞬间化为粒子

要寻找宇宙最热的地方,可以从太阳系的炽热中心——太阳开始,太阳表面温度5800K,虽然不低,但在宇宙范围内可算不上热。那些蓝超巨星巨大的质量挤压着自身的核心,核反应十分剧烈,它们表面的温度可以达到5万K。

不过这跟白矮星相比就逊色多了。白矮星是小质量恒星燃尽后留下的灼热致密天体。其中目前天文学家观测到的最热的一颗白矮星,距离地球40多光年,其表面温度达到了20万K,它明亮的大气照亮了旁边一块巨大的星云。

恒星内部温度远高于表面,最大的超巨星核心温度超过10亿K。对于一颗稳定的恒星,核心温度的理论上限是60亿K。在这个温度下恒星内部物质发射出的光子能量已经高到可以在互相碰撞时转化成正负电子对,这样的反应会让恒星失去稳定,最终让在一场巨大的爆炸中毁灭。

而在超新星爆发的时候,恒星的温度可以在短时间内远远地超过60亿K。1987年,天文学家观测到了一颗银河系的卫星星系大麦哲伦云中的超新星。根据地球上探测到的中微子,可以推断它爆发时内部温度大概有2千亿K。

不过,这跟伽玛射线暴比起来就不算什么了。伽玛射线暴标志着一个黑洞的诞生,不是巨星的核心坍缩,就是两颗致密的中子星(当一颗恒星的质量大于十个太阳的质量时,它在演化的晚期就有可能变为一颗密度巨大的中子星)碰撞。在这些过程中引力势能转化为了高度集中的伽玛射线束和其他辐射。虽然具体细节还不清楚,但可以估算发射出射线的火球能达到10000亿K。

最冷:连光子都被冻结

空间本身谈不上冷还是热,但在宇宙中的确有很多地方很冷。在太阳系中,已知最冷的地点距离我们很近,就是月球南极区域环形山的底部,因为这里永远背对着太阳,没有一丝光线的照射,因此极为寒冷。美国航天局的探测器测量到的温度是33K(零下240°C),这要比冥王星的温度还低。当然这个记录还可能被太阳系中其他卫星或矮行星刷新,只要它们身上也有陨石坑。

宇宙之最

在太阳系外肯定还有更冷的岩石小天体,尤其是那些飘荡在星系际的空旷区域中的。它们只能得到大爆炸留下的微弱微波的照耀,温度只有2.7K。

既然整个宇宙都沐浴在微波背景辐射中,它的2.7K是否就是宇宙的最低温度了呢?并非如此,5000光年外的旋镖星云温度仅有1K,这是因为它在快速膨胀,使得温度降得更低。

最快:真有超过光速的事物

太阳系内运动速度最快的行星是水星,它的公转速度是48km/s,地球的速度只有30km/s。人类发射的太阳探测器,飞行速度又比水星公转速度略快,太阳神2号的速度达到了70km/s,而彗星接近太阳的时候速度更快,可以达到600km/s。

银河系边缘有些跑得特别快的奇特恒星,速度达到850km/s,理论分析它们可能是被银河中心的超大质量黑洞在高速旋转中抛出来的。超大质量黑洞本身的强大磁场会制造出来极快的物质喷流,速度甚至可以达到光速的99%。

宇宙之最

自转最快的天体大概要数中子星,这些高度致密的天体每秒能转上千圈,表面速度达到了光速的20%。中子星的磁场也被拖着高速转动,速度甚至超越了光速。不过这和光速不可超越理论并不矛盾,因为这个理论指的是那些携带能量和信息的事物不可能超越光速,而磁场既没有携带能量也没有携带信息。

最明亮的世界

日常生活用的发光强度单位在宇宙范围内就太小了,所以天文学上用太阳的光度作为单位。

太阳光度在恒星里只能算是中等偏上,肉眼可见的恒星中发光最强的是猎户座的参宿二,相当于40万个太阳。而距离遥远、人眼看不到的船底座η 发出的光是太阳的500万倍。

2010年7月,天文学家在大麦哲伦云中发现的一颗恒星打破了船底座的记录,这是一颗超巨星,距离地球大约18万光年,大小相当于900万个太阳,比太阳亮1000万倍,如果把它放进太阳系,它相对太阳的亮度就相当于太阳对月球的亮度差别。

宇宙之最

据推测,这颗超巨星的质量是太阳的250倍,这么大的质量让传统的恒星形成理论受到了挑战。按照传统的理论,恒星是由宇宙空间中分子云聚集坍缩而成的,当分子云聚集到一定程度时,恒星就再也长不大了。因为这时恒星温度越来越高,辐射越来越强,并产生向外的光压,将环绕在恒星周围的气体云驱离出去,恒星就此停止生长。所以,恒星的质量总是有一定限度的,科学家们普遍认为,150倍太阳质量是恒星质量上限,质量如此巨大的恒星可谓超出了传统恒星质量的计算范围。

星体质量越大,能发出越多的光,而过度的辐射压力,也将使星体不稳定。质量如此巨大的恒星,会迅速向外辐射巨大的能量,它20秒内释放出的能量相当于太阳一年释放能量的总和,因此这颗超巨星发出的光芒格外耀眼。伴随着能量的释放,它的质量会迅速损失,最终会形成质量较小的稳态恒星。

不过,也有科学家猜测,这么巨大的质量,可能意味着它是一对距离非常近的双子星。

某些大质量恒星会发出更强烈的光,但只能持续数周,而代价则是自己的生命,这就是超新星爆发,其中的纪录保持者是距离我们47亿光年外的一颗超新星,它爆发的峰值光度相当于1000亿个太阳。

不过,超新星即使拼尽生命闪出耀眼的光芒,比起伽玛射线暴还是小巫见大巫了。伽玛射线暴使得太阳光度这个单位也显得无力了:它的光度可以达到太阳的1018倍。只是这样的爆发过于短暂了,只能维持短暂的几秒。

宇宙中最亮的稳定光源是类星体。类星体是一种奇特的天体,从照片看来如恒星但肯定不是恒星,光谱似行星状星云但又不是星云,发出的射电(即无线电波)如星系又不是星系,因此称它为“类星体”。

类星体是一种高光度和和强射电的天体,它比星系小很多,但是释放的能量却是星系的千倍以上,类星体的超常亮度使其光能在100亿光年以外的距离处被观测到。它为什么如此明亮又如此稳定呢?原来它的中心是源源不断大量吞噬气体的超大质量黑洞,物质在螺旋落入黑洞的过程中被加热到极高的温度,使得类星体发出相当于30万亿个太阳的光。

最圆:寻找最完美的球形天体

中世纪的时候人们以为宇宙是镶嵌着日月星辰的完美同心球壳,现在,我们知道宇宙要比这凌乱得多,那么是否还能找到完美的球形呢?

行星们被自身的引力塑造成了相当标准的球形,我们地球的最高点珠穆朗玛峰和最低点马里亚纳海沟,偏离海平面也不到地球半径的0.2%。如果不是自转让赤道略微凸起的话,地球就是个相当完美的球体了。

宇宙之最

不过跟中子星比起来,地球就显得极其崎岖不平了。中子星极高的密度导致它们的表面引力相当于地球的2000亿倍,这样强大的力量几乎抹平了中子星上所有的坑包。中子星上的“珠穆朗玛峰”只有不到5毫米高,而它们的直径一般有10到15千米,这山峰的高度不到半径的一百万分之一。

在宇宙中,最接近完美球形的是黑洞的视界,但这并不是个实实在在的球面,它只是黑洞势力范围的标志,任何物质哪怕是光,一旦踏入这个标志内的区域,都再也无法逃脱。

最暗:暗淡星系中的暗物质

在我们的印象中,星系宇宙中闪烁的珠宝,镶嵌着亿万明亮的恒星和星云。然而,某些星系却是黯淡无光的。2006年,天文学家发现了一个距离我们75000光年的矮星系。在星系的世界中这个距离是非常近的,而之所以这个银河系的邻居一直默默不闻,就是因为它实在太暗了,发出的光仅有太阳的300倍。

而这是非常奇怪的,它的恒星旋转速度非常快,这意味着星系的引力相当强,质量至少相当于1百万个太阳。可是,既然它的光度相当于300个太阳,其中恒星的质量加起来也就数百个太阳,而气体、尘埃等星际介质的质量就更小了。把这些所有普通物质的质量加起来,量级也不过是数百个太阳质量,比整个星系的质量小太多。这说明这个星系大部分是由奇异的暗物质组成的,这类物质不同于我们日常所见的由质子、中子等组成的普通物质,而是一些不参与电磁力作用的特殊粒子组成的。它们不能发光,所以得名为暗物质。

宇宙之最

按照星系结构形成理论,当银河系形成的时候,周围应该遗留着许多小团暗物质。所以,很可能在银河周围还存在着很多这样以暗物质为主的矮星系,由于发光太弱所以一直没有被发现。

宇宙中还可能存在靠暗物质衰变释放能量来维持生命的暗恒星,它们出现在宇宙早期,可能直到现在依然存在,它们是最暗的恒星。天文学家想要找到它们,恐怕要费不少心力吧。

最致密:连粒子都要被压碎的黑洞

地球表面常温常压下密度最大的物质是金属锇,每立方厘米22克。而从微观尺度看,锇也是非常疏松的,因为组成它的原子内部其实是非常空旷的,电子云把致密的原子核远远地分隔开。

在大质量恒星坍缩了的核心——中子星里面情况就截然不同了。在高压下,物质的结构变成了某种超级致密的奇异形态,几乎完全由中子组成,这些中子和少量质子脸贴脸的挤在一起。在中子星中心,这些“中子星物质”的密度达到了每立方米1018千克。

宇宙之最

中子星物质应该就是宇宙中密度最高的物质形式了。不过,由它们组成的中子星可不是密度最高的天体,把中子星进一步压缩,它还可以变成黑洞。黑洞是质量越小密度越大,已知最小的黑洞质量只有太阳的3.8倍,密度和中子星一样也达到了1018千克/立方米。宇宙中肯定还有更小的黑洞,它们的密度必然超越中子星。

黑洞视界之内是更加奇异的世界,按照相对论,黑洞所有的质量都集中在密度无限大的一个几何点上。不过在这里相对论本身已经不适用了,根据更新的量子引力理论可以得到一个密度上限,即普朗克密度——5 × 1096千克/立方米,宇宙中应该不会有比这更致密的东西了。

最大的星星有多大?

最大的行星:太阳系中,木星个头最大,其的质量是地球的318倍,比其它七大行星(冥王星已经被天文学家开除出行星行列)的质量总和还要多2.5倍以上,而体积则是地球的1321倍。像所有大个头的行星一样,它是由氢和氦组成的气态巨行星。

但如果我们把范围扩展到太阳系之外,木星就不是最大的行星了,目前发现的最大的气态巨行星是距离地球1500光年的一颗,它的直径是木星的1.8倍。奇怪的是,它的质量只有木星的88%,这使得它的密度只有0.2g/立方厘米,比软木塞还要轻。

最大的恒星:这里说的是体积最大的恒星,而不是质量最大的恒星。距离地球5000光年的大犬座VY,据估计它的直径有30亿千米,能装下80亿个太阳,装几个红超巨星也不在话下。不过这个数据是有争议的,也有人认为它不过是一个直径10亿千米的普通红超巨星。

这些体积巨大的恒星,都是恒星在进入晚年时膨胀起来的红巨星。我们的太阳也会在50亿年后变成红巨星,届时它膨胀的体积将会吞噬掉地球。

最大的星系:根据星系形成的标准模型,最大的星系是那些由许多小星系合并而成的巨型椭圆星系。已知其中最大的一个星系是透镜形状的,这个星系的直径大概有600万光年,体积相当于银河系的数千倍。它的质量相当于 100多万亿颗太阳的总和,是银河系的2000多倍。

这个星系距离我们10亿光年远。

最大的洞:这说的不是黑洞,而是宇宙中广阔的黑暗区域。大尺度观测发现,星系都分布在延伸几亿光年的巨大墙状结构上,以及墙与墙的交界处,在这些墙之间则是巨大的空洞。已知最大的空洞范围超过了10亿光年,有人猜测这是我们的宇宙和另一个宇宙碰撞留下的痕迹。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
免责申明】 【打印文章
 相关文章:
[更 多]
 
最新新闻
宇宙之最
盘点一下解放军自主枪械研发史所走的
T65式:中国台湾陆军第一种设计生产
联合国28:1高票通过中国提出的人权决
振奋!中国发动机又获重大突破:054B
日本陆上自卫队时隔27年更换制服:为
八里桥:蒙古骑兵对阵欧洲枪骑兵列队
医者仁心,让患者自信微笑美好生活
热门TOP
日本陆上自卫队时隔27年更换制服:
美媒称长征九号比肩土星五号 令猎
公安边防、消防、警卫部队全部退出
北欧挪威芬兰将在北极圈内修铁路
官方首次确认中国电磁炮成功上舰试
普京宣布已研发全新核导弹 可打击
美军事专家:日本已丧失对中国空中
震撼还是震撼!请看中国高铁舰队
     
精彩推荐

振奋!中国发动机又获重大突破:

日本陆上自卫队时隔27年更换制服

  
| 关于我们 | 广告服务 | 免责申明 | 网站地图 |
·主办: 中国在线 网络信息中心 旌华传媒
·官方门户: 中国在线 CNN.OOO China Online
·信箱: cn1n@163.com
·网址: www.cn1n.com  www.cnn.ooo For more information , please visit our website
·版权所有: 中国在线 网络信息中心 (C) 2005 - 2016
·备案许可: 鄂ICP备15005328号