在整个宇宙中,存在着大量的物体,它们违背了我们目前对物理学、天文学和科学的一般理解。从黑洞到星际天体,宇宙中蕴藏着数量惊人的神秘物体,这些物体既让人着迷又让人困惑。这项工作检查了目前已知存在于宇宙中的前10个最奇怪的物体。它提供了对每个科学异常的直接分析,重点是关于它们在时间和空间上的存在和功能的当前理论、假设和解释。#黑洞#
10.反物质
顾名思义,反物质是“正常”物质的对立面,由保罗·狄拉克(PaulDirac)于年首次发现。在尝试将相对论与控制电子运动的方程式结合起来之后,狄拉克假设需要存在一个粒子(类似于电子,但电荷相反)才能使他的计算工作(称为正电子)。然而,直到年代,随着粒子加速器的出现,狄拉克的观察才受到检验。这些测试不仅提供了狄拉克正电子存在的证据,而且还发现了其他反物质元素,称为反中子、反质子和反原子。
随着研究的继续,人们很快发现,当这些形式的反物质与物质碰撞时,它们会瞬间湮灭,从而导致突然的能量爆发。时至今日,反物质已成为众多科幻作品的主题,因为它在物理学领域的科学突破潜力巨大。
反物质在宇宙的形成中扮演了什么角色?
反物质在宇宙中非常罕见,尽管科学家普遍认为它在我们宇宙的早期形成(大爆炸期间)中发挥了至关重要的作用。在这些形成时期,科学家们假设物质和反物质需要保持平衡。然而,随着时间的推移,人们认为物质已经取代反物质成为我们宇宙构成的主导因素。目前尚不清楚为什么会发生这种情况,因为当前的科学模型无法解释这种差异。此外,如果反物质和物质在宇宙的早期是平等的,那么从理论上讲,目前宇宙中不可能存在任何东西,因为它们的碰撞早就相互湮灭了。为此原因,
9.微型黑洞
迷你黑洞或微型黑洞是斯蒂芬霍金于年首次预测的一组假想黑洞。据信它们是在宇宙早期(大约在大爆炸时期)形成的,假设与其较大的变体相比,迷你黑洞极其微小,并且可能拥有单个原子粒子宽度的事件视界。科学家目前认为,我们的宇宙中存在数十亿个微型黑洞,其中一些可能存在于我们自己的太阳系中。
宇宙中有迷你黑洞的证据吗?
不完全是。迄今为止,还没有观察到或研究过微型黑洞。此时它们的存在纯粹是理论上的。尽管天文学家和物理学家一直无法提供(或重建)证据来支持它们在宇宙中的存在,但目前的理论表明,一个微型黑洞所含的物质可能与珠穆朗玛峰一样多。然而,与被认为存在于星系中心的超大质量黑洞不同,目前尚不清楚这些微型黑洞是如何产生的,因为它们的较大变体被认为是超大质量恒星死亡的结果。如果发现微型变体确实存在(并且是由恒星生命周期之外的另一系列事件形成的),它们的发现将永远改变我们目前对宇宙中黑洞的理解。
8.暗物质
暗物质是一种理论元素,据信约占宇宙物质的85%,占其总能量输出的近25%。尽管尚未对这种元素进行实证观察,但由于许多无法用当前科学模型解释的天体物理学和引力异常现象,暗示它在宇宙中的存在。
暗物质因其不可见的特性而得名,因为它似乎不与电磁辐射(光)相互作用。反过来,这将有助于解释为什么目前的仪器无法观察到它。
为什么暗物质很重要?
如果暗物质真的存在(正如科学家所相信的那样),那么这种材料的发现可能会彻底改变当前关于整个宇宙的科学理论和假设。为什么会这样?为了使暗物质发挥其引力效应、能量和不可见的特性,科学家们推测它必须由未知的亚原子粒子组成。研究人员已经指定了几个据信由这些粒子组成的候选者。这些包括:
冷暗物质:一种目前未知的物质,但据信其在整个宇宙中的移动速度异常缓慢。
WIMP:“弱相互作用大质量粒子”的首字母缩写词。
热暗物质:一种被认为以接近光速的速度运动的高能量物质。
重子暗物质:这可能包括黑洞、褐矮星和中子星。
了解暗物质对科学界来说至关重要,因为它的存在被认为对星系和星系团(通过引力效应)产生深远影响。通过了解这种影响,宇宙学家可以更好地识别我们的宇宙是平坦的(静态的)、开放的(膨胀的)还是封闭的(收缩的)。
7.系外行星
系外行星是指存在于我们太阳系范围之外的行星。在过去的几十年里,天文学家已经观测到数千颗这样的行星,每颗行星都具有独特的属性和特征。尽管技术限制阻碍了对这些行星的近距离观察(目前),但科学家们能够推断出关于发现的每颗系外行星的一些基本假设。这包括它们的整体大小、相对组成、生命适宜性以及与地球的相似性。近年来,世界各地的太空机构都将大量注意力投入到银河系远处的类地行星上到目前为止,已经发现了许多与我们的母星保持相似特征的行星。这些系外行星中最著名的是比邻星b;一颗在比邻星宜居带内运行的行星。
宇宙中有多少颗系外行星?
截至年,各种天文台和望远镜(主要是开普勒太空望远镜)已发现近4,颗系外行星。然而,据美国宇航局称,据估计,在其太阳系内“宇宙中几乎每颗恒星都可能至少拥有一颗行星”。如果这被证明是正确的,那么整个宇宙中可能存在数万亿颗行星。在遥远的未来,科学家们希望系外行星成为殖民努力的关键,因为我们自己的太阳最终将使地球上的生命无法居住。
6.类星体
类星体指的是极其明亮的射流,据信它们是由星系中心的超大质量黑洞提供动力的。近半个世纪前发现的类星体被认为是由光、气体和尘埃以光速从黑洞边缘加速而产生的。由于光的超高速运动(以及它聚集成喷射流),单个类星体发出的总光比银河系本身亮10到,倍。出于这个原因,类星体目前被认为是宇宙中已知存在的最亮的物体。为了正确看待这一点,一些已知最亮的类星体被认为产生的光量是我们太阳的近26千万亿倍(Petersen,12)。
类星体是如何工作的?
由于体积庞大,类星体需要大量的能量来为其光源提供动力。类星体通过以达到光速的速度从超大质量黑洞的吸积盘中汇集物质(气体、光和尘埃)来实现这一点。已知最小的类星体每年需要相当于大约1,个太阳才能继续在宇宙中发光。然而,由于恒星确实被其星系的中央黑洞“吞噬”,可用能源会随着时间急剧减少。一旦可用恒星池减少,类星体就会停止运作,并在相对较短的时间内变暗。
尽管对类星体有了基本的了解,但研究人员对它们的整体功能或目的仍然知之甚少。出于这个原因,它们在很大程度上被认为是现存最奇怪的物体之一。
5.流浪行星
流浪行星是指由于从其形成所在的行星系统中被抛射而在整个银河系中漫无目的地游荡的行星。仅受银河系中心引力的束缚,流浪行星以难以置信的高速在太空中漂移。目前假设在我们的银河系范围内存在数十亿颗流浪行星。然而,从地球上只观测到20个(截至年)。
流浪行星从何而来?
目前尚不清楚这些物体是如何形成的(并成为自由漂浮的行星);然而,据推测,这些行星中的许多可能是在我们宇宙的早期恒星系统首次形成时产生的。按照类似于我们太阳系发展的模式,这些天体被认为是由它们的中心恒星附近的物质快速积累形成的。经过多年的发展,这些行星物体会慢慢地远离它们的中心位置。由于没有足够的引力将它们锁定在母星周围的轨道上(由于它们的恒星系统缺乏足够的质量),这些行星被认为在最终迷失在太空漩涡之前已经慢慢地远离了它们的太阳系。
尽管我们对流浪行星有基本的假设,但对这些天体、它们的起源或最终轨迹知之甚少。因此,它们是目前已知存在于宇宙中的最奇怪的物体之一。
4.Oumuamua
Oumuamua指的是年第一个穿过我们太阳系的已知星际物体。由夏威夷的哈雷阿卡拉天文台观测到,该物体被发现距离地球约2万英里,并被观察到以时速,英里。据信这个奇怪的物体长近,英尺,宽约英尺,观察到它呈深红色,外观像雪茄。天文学家认为该物体移动速度太快,不可能起源于我们的太阳系,但没有关于它的起源或发展的线索。
Oumuamua是彗星还是小行星?
尽管Oumuamua在年被发现时首次被指定为彗星,但由于缺少彗尾(彗星接近太阳并开始缓慢融化时的特征),该理论在被发现后不久就受到质疑。出于这个原因,其他科学家推测“Oumuamua可能是一颗小行星,或者一颗微行星(来自行星的一大块岩石,因引力扭曲而被抛入太空)。
然而,即使是小行星的分类也受到美国宇航局的质疑,因为Oumuamua在年完成绕太阳的弹弓后似乎加速了。此外,该物体的整体亮度保持着巨大的变化“10英寸取决于它的整体旋转。虽然该物体肯定由岩石和金属组成(由于其颜色偏红),但亮度和加速度的变化继续困扰着研究人员关于其整体分类的问题。科学家们认为,在我们的太阳系附近存在着许多类似于“Oumuamua”的物体。它们的存在对于未来的研究至关重要,因为它们可能掌握着与太阳系以外的太阳系有关的更多线索。
.中子星
中子星是非常小的恒星,大小与类地城市差不多,但总质量却超过太阳的1.4倍。中子星被认为是由质量超过太阳质量4到8倍的较大恒星死亡产生的。当这些恒星爆炸并变成超新星时,剧烈的爆炸通常会吹走恒星的外层,留下一个小的(但致密的)核心继续坍缩(space.
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