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婴儿宇宙或是平行宇宙最初形态 诞生黑洞类星体

时间:2018-10-27 12:06:34

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婴儿宇宙或是平行宇宙最初形态 诞生黑洞类星体

婴儿宇宙或是平行宇宙最初形态,诞生黑洞类星体。科学家表示,宇宙的最初形态为一个奇点,但这只是针对我们所处的宇宙而言,而对于平行宇宙来说,其形成之初到底是什么样子,目前还无法确定,其中一个大胆的猜测认为,平行宇宙在婴儿宇宙时期,便会大量诞生黑洞和类星体。

日前,最新一项研究显示,宇宙大爆炸之后的15亿年,年轻的宇宙处于“发烧”状态。这是由于类星体巨大黑洞喷射大量能量加热宇宙区域造成的。

这项发现让人感到惊奇,通常认为宇宙是逐渐降温。但研究人员指出,在120亿-100亿年前,位于星系中心的黑洞喷射紫外线加热散布整个宇宙的气体。该项研究负责人、剑桥大学的乔治-贝克(George Becker)说:“在宇宙大爆炸之后的10亿年,宇宙‘寒冷气体’温度为8000摄氏度,但到宇宙大爆炸之后的35亿年,宇宙气体浊国庆节已升至12000摄氏度。”

贝克和同事测量弥漫宇宙的远古气体云温度,在宇宙年轻阶段,气体云可能分布更为广泛,这是由于它们尚未合并形成恒星和星系。

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科学家通过夏威夷凯克望远镜研究分析类星体释放光线,测量到宇宙气体的温度。类星体被认为是黑洞吞并星系中心区域的物质,喷射大量紫外线和其它放射性。

由于类星体非常遥远,其释放的光线将需要很长时间才能抵达地球,天文学家测量类星体抵达地球的时间,即可评估追溯这些类星体光线的历史。贝克说:“这些宇宙气体位于我们与类星体之间,它们带有遥远明亮天体释放光线的印记。通过分析这些宇宙气体如何阻挡类星体的背景光线,我们可以推断许多吸收气体的特性。比如:它们来自何处,它们的成份以及温度。”

类星体光线可能传播100亿年才抵达地球,并穿过远古宇宙广阔气体。研究人员发现在宇宙15亿至35亿年期间,宇宙气体温度持续升高。

研究人员称,这有些令人感到惊奇,因为之前科学家认为这一时期伴随着宇宙膨胀,宇宙气体应当逐渐冷却下来。应当是有些重要物质加热宇宙气体。该项研究合著作者之一的剑桥大学研究人员马汀-黑赫内尔特(Martin Haehnelt)说:“很可能星系升温的原因可归咎于类星体。”在这一时期,类星体非常广泛地存在宇宙中,它们喷射了大量被气体加热的紫外线。

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研究人员称,在星系气体云中最轻、数量最多的元素就是氦,它对气体加热过程具有至关重要的作用。

紫外线与氦原子发生碰撞将释放电子,这些电子与其它原子碰撞并加热宇宙气体。一旦新鲜的氦耗尽,宇宙将再次开始降温。天文学家认为这种现象大概发生于宇宙诞生35亿年。

美国哈佛-史密森天体物理学中心的科学家17日宣布,他们发现了原初引力波穿越婴儿宇宙留下的印记,这是宇宙刚刚诞生时急剧膨胀的首个直接证据。这一突破性的重大发现有望帮助弄清宇宙诞生之谜。一些物理学家认为,这是一项诺贝尔奖级别的发现。

科学界目前普遍认为,宇宙诞生于距今约140亿年前的一次“大爆炸”。在大爆炸后不到1秒钟的原初时刻,宇宙曾在极短时间内经历了速度快到无法想象的急剧膨胀,这一过程称为“暴涨”。

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为验证暴涨理论,美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构研究人员利用位于南极的BICEP2望远镜,对宇宙大爆炸的“余烬”——微波背景辐射进行观测。微波背景辐射是一种均匀散落在宇宙空间中的微弱电磁波,它如同埋藏在宇宙深处的“化石”,记录着早期宇宙的许多信息。

微波背景辐射中的微波因为被原子和电子散射而具有偏振性,新研究寻找的是一种叫做B模式的特殊偏振模式,其特点是会形成旋涡,是宇宙极早期的一种时空波动——原初引力波留下的独特印记。

研究人员说,他们意外发现了比“预想的强烈得多”的B模式偏振信号,随后经过3年多分析,排除了其他可能的

对这项发现的意义,哈佛-史密森天体物理学中心的理论物理学家洛布说:“这项工作为一些最基本的问题提供了新见解:我们为什么会存在?宇宙是怎么诞生的?这些结果不仅是宇宙暴涨的确凿证据,它们也告诉我们暴涨是什么时候发生的,暴涨的威力又有多大。”

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一些天体物理学家认为这一发现如获证实,将是物理学界里程碑式的重大成果。

首先,这一发现填补了广义相对论实验验证的最后一块缺失的拼图。

爱因斯坦19发表的广义相对论预言了宇宙诞生之初产生的一种时空波动——原初引力波——的存在。过去近百年中,广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星的近日点进动以及引力红移效应都已获证实,唯有原初引力波因信号极其微弱,技术上很难测量,而一直徘徊在天文学家“视线”之外。剑桥大学博士、加拿大不列颠哥伦比亚大学的“CITA国家研究员”马寅哲认为,原初引力波的发现是支持广义相对论的又一有力证据,相对论所预言的所有实验现象全部被验证,实验与理论符合得都很好。

其次,这一发现打开了观测宇宙的一扇新窗户。

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宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的“余烬”,是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。过去几十年中,人们测量微波背景辐射,其实主要测量的是温度场的信息,却一直没有测量到引力波的独特印记——B模式偏振。目前,全球多个小组在探测引力波,新发现无疑将极大鼓舞他们的士气,并促进有关国家进一步加大科研经费和人力资源投入。

马寅哲表示:“此项工作若获证实,当之无愧是诺贝尔奖级的工作。而且在此之后,关于引力波的诺贝尔奖可能还会再出现。宇宙‘暴涨’理论的提出者也可能获奖。”克劳斯说,新研究还需要进一步验证,但如果获得证实,它“可以跻身过去25年最重要的宇宙学发现之列”并可能获得诺贝尔奖。

最近,一个由天文学家组成的国际研究小组通过对远古宇宙射线的研究证实:有关婴儿期宇宙充满暗物质和暗能量的理论可能是正确的。这项研究使得人类也许能够在不远的将来对宇宙诞生时的情景有更多的了解。

目前天文学家们可以得到的最古老宇宙射线是宇宙大爆炸留下的微弱余晖,它被称之为宇宙微波背景辐射。

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