作者:Michael Zemcov等 来源:《科学》 发布时间:2014/11/29 11:35:53
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流浪恒星队伍庞大:宇宙一半恒星或在星系之外

这张资料照片显示的是一颗最古老恒星(箭头指示处)。这颗恒星编号SMSS J031300.36-670839.3,距离地球大约6000光年。新华社/法新

    这张资料照片显示的是一颗最古老恒星(箭头指示处)。这颗恒星编号SMSS J031300.36-670839.3,距离地球大约6000光年。新华社/法新

  参考消息网报道 加州理工学院的研究人员提出了一项独特理论,称宇宙中一半的恒星可能位于星系之外,以“孤独恒星”的形式存在。如果能够证实这一发现,将解开困扰天文学界数十年的宇宙中“丢失的物质”之谜。相关研究结果已刊登在最新一期《科学》杂志上。

  据 西班牙《阿贝赛报》11月25日报道,由于“孤独恒星”发出的光非常微弱,所以此前天文学家们一直没能觉察到它们的存在。没有人知道这些已经存在的“孤独 恒星”,尽管天文学家多年来一直怀疑“在星系之外”可能有比想象多得多的东西。现在,利用新技术天文学家终于发现了这些“流浪的恒星”,而且队伍庞大。这 一发现将有助于科学家解开宇宙中“丢失的物质”之谜。

  所有天文学家都十分清楚,天文学界尚未找出足够多的“质量”来解释为何宇宙能够连在一起保持一个整体。大部分尚未被发现的质量由“暗物质”构成,它们不会发出任何辐射,因此也不能被人类的工具直接观测到。但单就普通物质而言,比例并不平衡。

  实际上,尽管一些估计认为宇宙中的普通物质占宇宙全部质量的将近5%(暗物质应该占23%),但天文学家能观测到的普通物质只有2.5%。

  这是一个巨大的“缺口”,也是“丢失的普通物质”之谜的理论基础,这不能与神秘的暗物质相混淆。无论人类怎样努力,都无法通过天文望远镜观测到暗物质,因为它们并不发光。但是人们却可以看到那些丢失的普通物质——如果知道它们在哪里的话。

  很多年来天文学界一直在努力寻找“丢失的普通物质”的踪影。有人认为它们可能藏在黑洞里。也有人认为它们可能以“恒星尸体”的形式存在。即便通过“哈勃”望远镜对太空进行一次彻底认真地扫描,也无法发现这些“多余的”物质到底在哪里。

  这让加州理工学院的天文学家们开始考虑,能不能调整望远镜的观测角度,对准那些大的光源,如整个星系,这或许是找到它们的最佳方式。因为如果这些物质根本不存在于星系之内,而是之外呢?

  为 了验证这一假设,研究团队设计了“宇宙红外线背景实验”卫星(CIBER),用一种与以往完全不同的角度来解决这一问题。不光测量具体点的光源,而是来自 空间的特定部分的所有光源。用这种方式,即便是最微弱和弥散性的不能单独被发现的光源也能被看到。这就好比在一个足球场内,通过人群发出的喧哗声来估算观 众的人数,而不是一个人挨着一个人地数数。

  显然这样的方法无法在地球完成,因为大气是最大的障碍。使用太空望远镜也不太适当,因为视野太小。研究负责人迈克尔·曾科夫指出,“‘哈勃’望远镜的视野只有一张小邮票那么大,而‘宇宙红外背景实验’卫星的视野则是满月的20倍”。

  为了能拍摄到一张曝光足够长的照片,研究团队将设备加载在火箭上,并将其发射到距地面300千米的高度,从而远离大气层。然后当火箭开始向地球下坠时,一台摄像机就可以拍摄到7分钟曝光长度的照片,用两个分光计测量收集到的光源在不同红外线色带上的强度。

  “宇 宙红外线背景实验”卫星可以一次性测量星系内数以百万计的光源。然后研究人员在排除掉来自已知星系的光源,只留下理论上任何物质也没有的空间的光源。最后 研究人员发现,这些星系之间的空间并不完全是黑的,而是从深处发出微弱如幽灵般的光辉,目前尚无法解释这“深处”到底是哪里。

  唯一可能的解释是,这些“多余的”光来自于星系以外的恒星。虽然光线太弱,以至于无法单个地区分开来自哪些恒星,但却足以让“宇宙红外线背景实验”卫星监测到它们发出的混合光亮。

  这些恒星是如何到了星系以外的地方呢?众所周知,恒星通常诞生于星系之内,但几十年前天文学界也已经知道,当两个星系发生碰撞后,许多恒星就会受到“重力碰撞”,把它们集体推到星系以外的地方。

  曾科夫认为,如果这些恒星也有自己的行星,上面的智能生命体“一定会感到非常孤独,因为它们生活在及其黑暗的环境中”。

  这些“孤独恒星”能否填上那2.5%的缺口呢?研究人员认为答案是肯定的。事实上,通过“宇宙红外线背景实验”卫星测量的结果显示50%的恒星处于星系以外。但是要想最终揭开“丢失的物质”之谜还要进行更多的研究。(来源:参考消息网 王萌)

 
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