8大宇宙图像!网评NASA韦布望远镜一年来的重大成就,你最爱哪个

姿势分子knowledge 2023-12-24 15:46:57
6个“不可能的”星系

韦布望远镜升空不久,就发现了6个巨大的宇宙早期星系,它们出现于宇宙大爆炸的仅仅5亿年后。根据理论,这个时候的宇宙,别说是星系,就连恒星数量也非常有限,但这些星系包含的恒星数量竟然和今天的银河系差不多,迫使天文学家重新审视现有的星系演化模型。

哈勃张力

我们的宇宙处于膨胀之中,并且距离地球越远的地方膨胀速度越快。人类只知道这个理论,但对于宇宙膨胀的速度仍然不太清楚。此前天文学家利用不同的方法,测量出了不同的数据。

对于不同数据之间的差距,天文学家称之为哈勃张力,并找到了一种猜想来解释哈勃张力出现的原因。然而韦布望远镜的观测结果打破了这种猜想,天文学家大为遗憾,不得不重新寻找测量宇宙膨胀速度的方法和解释哈勃张力的理论。

两次发现宇宙最古老黑洞

韦布望远镜的观测距离在人类观测设备中是无与伦比的,这意味着它能看到最古老的天体。比如一个名为CEERS 1019的黑洞,诞生于宇宙大爆炸的仅仅5.7亿年后。

和古老的星系一样,这种古老的黑洞也挑战了现有理论。既然当时连恒星都很少,黑洞又是如何出现并且迅速成长的呢?CEERS 1019的质量是太阳的1000万倍,它是如何在不到5.7亿年的时间里就变得如此巨大的呢?

就在天文学家还在为这个黑洞困惑时,韦布望远镜又给出了新的难题,那就是在一个名叫GN-z11的古老星系(曾是人类发现最古老的星系)中,发现了一个宇宙大爆炸仅仅4.4亿年后的大质量黑洞,其质量是太阳的160万倍。这些宇宙早期的黑洞到底是如何产生的,天文学家仍然找不到确切答案。

42对流浪天体

在科幻电影《流浪地球》中,人类为了躲避来自太阳的灾难而驱动地球在星际空间迁徙。在现实的宇宙中,还真有流浪的天体,只不过它们并非是人为造成的,而可能是被引力甩出去的。

这种流浪的天体,当然不是恒星,否则也称不上流浪了;但也不全是地球这么小的行星,还有可能是像木星这么巨大的气体行星。即便如此,由于行星本身不发光,想要在宇宙中找到这样的流浪行星还真的不容易。

不过,韦布望远镜的观测能力实在太强,再加上天文学家的训练,它在宇宙中已经发现了42对木星质量的双星天体。最让天文学家震惊的是,它们不像是被引力甩出来的,或许我们又要提出新的理论了。

寻找外星生命的痕迹

普通人最期待的天文发现,大概就是外星生命了,韦布望远镜自然也有这个使命。只不过它仍然不可能直接发现外星生命的存在,而是只能观测到一些蛛丝马迹。比如它可以利用光谱分析的方式,寻找系外行星上的水,从而推测这颗行星的宜居情况。

在距离地球大约120光年的系外行星K2-18 b上,韦布还真的发现了水蒸气的痕迹。这是一颗亚海王星,半径大约是地球的2.6倍,质量是地球的8.6倍。在它的大气中,韦布不仅发现了水蒸气,还发现了氢、甲烷和二氧化碳,这些物质都包含了生命所必需的化学元素。

最神奇的是,韦布还在这里发现了二甲基硫,这种物质在地球上是由海洋中的藻类形成的。既然如此,K2-18 b上是否也已经孕育了藻类生命呢?

在宇宙网中发现最古老的细丝

宇宙中的星系并非平均分布的,也不是完全无序分布的。实际上,宇宙中存在着巨大的宇宙网,主要成分就是氢和暗物质,就像是星际空间的高速公路,而宇宙中的星系就分布在这样的宇宙网上。

在宇宙大爆炸后不久,整个宇宙处在一个混沌的状态下,星际空间弥漫着许多细丝。在这些细丝交汇的物质聚集区,就形成了一个个星系。

当韦布望远镜对宇宙网进行观测时,取得了令人震惊的发现,那就是一个由10个紧密排列的星系组成的充满气体的细丝,其长度超过了300万光年!这条细丝形成于宇宙大爆炸的8.3亿年后,并且还包含着一个明亮的黑洞。通过对更多宇宙细丝的发现和观测,天文学家或许能破解星系形成的谜题。

完美的爱因斯坦环

根据爱因斯坦的广义相对论,大质量天体能扭曲时空,同时也能让经过附近空间的光线发生扭曲,从而像一个凸透镜一样产生聚焦的作用,这就是引力透镜效应。

在产生引力透镜效应的同时,背景天体的光线在前景天体的聚焦下,还会产生一些特殊的形状,有的时候是十字状,被称为爱因斯坦十字;有的时候是圆弧或者圆环,就被称为爱因斯坦环。

我们知道,凸透镜其实就是大家常说的放大镜,也就是能起到放大成像的作用。如果我们利用引力透镜效应进行观测的话,也可以观测到比以往更加遥远的天体。

即便如此,在今年九月,天文学家还是被韦布望远镜拍摄的爱因斯坦环震惊了。除了这个圆环的形状几乎完美之外,它呈现的背景天体也打破了原有的纪录,因为它的距离远在210亿光年之外!

宇宙的年龄只有138亿年,而天体的移动速度无法超过光速,这个距离是不是错了?

答案是否定的,因为宇宙的膨胀速度并不受到物质的限制,可以超过光速。根据目前的研究,可观测宇宙的直径达到了930亿光年,所以这个星系仍然处在可观测宇宙范围内。

太阳系的未来

大约50亿年后,我们的太阳将会燃尽自己体内的所有燃料,随后膨胀为红巨星。它会渐渐抛掉自己的外壳,最终只留下一颗白矮星,外壳则会在慢慢扩散到宇宙空间的过程中形成美丽的星云。

我们无法活着看到太阳的末日,但可以在和它相同的恒星身上看到太阳未来的命运。2200光年外的环状星云(又被称为Messier 57),就是这样一个行星状星云。韦布望远镜利用它强大的观测能力,向我们展现了这种星云的绚烂。

它就像一只眼眶,中心的白矮星就像是眼仁,二者构成了一个壮观的“宇宙之眼”,遥望着我们。而我们也用自己的眼睛看着它,看着50亿年后的我们自己。

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