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从大爆炸到复杂的天体系统,宇宙的来历和去向。

时间:2020-11-15 20:00:37


我们是如何走到这一步的?为了理解宇宙是如何从大爆炸后的原始简单状态(只是冷却质子和电子等基本粒子)转变为我们仰望夜空时就能看到的壮丽宇宙的,我们必须理解恒星,星系和行星是如何形成的。天文学家必须解决的一个基本问题是,宇宙是如何创造出第一代恒星和星系的?一旦这些实体被创造出来,它们如何影响星系,恒星和行星的后续形成?这是一个重要的问题,因为在那之后的这些物体只能由第一代恒星创造的元素组成插图:根据大爆炸理论,宇宙从一个非常紧凑,炽热的奇点膨胀到现在的状态。许多问题都与宇宙主要组成部分的创造和演化有关。尚不清楚宇宙是在创造第一代恒星的同时创造了黑洞,还是这些奇怪的物体是从第一代恒星演化而来的。因为黑洞代表了时空上最极端的物理条件,产生了宇宙大爆炸后的一些最高能量现象,是检验宇宙理论的终极物理实验室。插图:从大爆炸开始的宇宙演化插图(左图)。在这张图中,宇宙以二维呈现,第三维是时间,时间的方向向右流动。现在,我们知道宇宙有一个泡泡结构。组成可见宇宙的星系和星系团聚集在一个复杂的支架上,这个支架围绕着一个巨大的宇宙空洞网络。然而,除了构成宇宙的可见正常物质外,科学家还发现了大量看不见的物质。这些所谓的暗物质约占宇宙物质能量的27%?可见部分只占5?对啊。显然,如果我们想要了解宇宙的结构及其形成演化过程,就必须首先了解其重要但看不见的暗物质的分布,以及它与正常物质相互作用和影响的方式。尽管天文学家研究恒星已有几千年的历史,但仅仅是在过去的35年左右,他们才能够利用仪器探测整个电磁频谱中的光--从无线电波到伽马射线--来窥视我们银河系中恒星诞生的尘埃云。如果我们想要了解宇宙是如何演化成恒星的--以及今天围绕它们运行的行星--我们必须用更强大的望远镜继续这些研究。这个模型描述了宇宙如何从高密度高温状态膨胀,并为一系列现象提供了全面的解释,包括大量的轻元素,宇宙微波背景(CMB),大尺度结构和哈勃定律(星系越远,远离地球的速度就越快)从最早的已知时期到后来的大规模演化,大爆炸理论是可观测宇宙的主流宇宙学模型。如果我们利用已知的物理规则将观测条件及时倒推,我们预测在高密度期之前存在一个典型的与大爆炸有关的奇点。现有的知识还不足以确定奇点是否原始。插图:哈勃的超深空场描绘了远古时期的星系。根据宇宙大爆炸理论,它们处在一个更年轻,更致密,更炎热的宇宙中。相关天文学知识宇宙是空间,时间及其内容物的总和,包括行星,恒星,星系和所有其他形式的物质和能量。虽然整个宇宙的空间大小未知,但测量可观测宇宙的大小是可能的,目前估计其直径为930亿光年。在多重宇宙假说中,一个宇宙是一个更大的多重宇宙的众多因果成分之一,它本身包含了空间,时间及其内容的所有图表:宇宙中的每个圆盘都是一个又一个星系的参考材料。

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