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【天文宇宙】突破性进展:研究发现缩小的行星可以解释宇宙失踪世界之谜;观星者近期有机会看到国际空间站在天空中飞翔

2021-6-19 15:23| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 43596| 评论: 0

摘要: ▼突破性进展:研究发现缩小的行星可以解释宇宙失踪世界之谜研究称地球上的小行星撞击坑提供了关于火星陨石坑的线索哈勃望远镜捕捉到NGC 691同名螺旋星系的细节画面哈勃望远镜拍摄的壮观图像显示了一个奇怪扭曲的螺 ...





  1. 突破性进展:研究发现缩小的行星可以解释宇宙失踪世界之谜


  2. 研究称地球上的小行星撞击坑提供了关于火星陨石坑的线索


  3. 哈勃望远镜捕捉到NGC 691同名螺旋星系的细节画面


  4. 哈勃望远镜拍摄的壮观图像显示了一个奇怪扭曲的螺旋星系


  5. NASA局长:拜登政府的预算提案将使登月任务保持正常进


  6. 观星者近期有机会看到国际空间站在天空中飞翔


  7. 研究:银河系中心的黑洞可能是一个由暗物质组成的球体


  8. 天文学家从“年轻”且保存完好的亚利桑那州陨石坑中得到科学启示


  9. 钱德拉X射线天文台给出银河系中心令人震惊的新图像 揭示星际能量来源


  10. 新的暗物质地图依赖于来自数百万个星系的光线


  11. 哥本哈根大学研究人员揭示宇宙大爆炸第一微秒内发生的新细节





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突破性进展:研究发现缩小的行星可以解释宇宙失踪世界之谜


在研究开普勒太空望远镜的数据时,Flatiron研究所的研究人员发现,数十亿年来行星的缩小可能解释了一个长达一年的谜团:约为地球两倍大小的行星的稀缺性。虽然寻找系外行星的任务已经发现了数以千计的围绕遥远恒星运行的世界,但严重缺乏半径为地球1.5至2倍的系外行星。这是介于岩质超级地球和被称为迷你海王星的较大的气体笼罩的行星之间的中间地带。自从2017年发现这个 “半径差距 ”以来,科学家们一直在调查为什么中等大小的天体如此之少。

新的线索产生于一种看待数据的新方法。由Flatiron研究所的Trevor David领导的一个研究小组调查了“半径差距 ”是否会随着行星的老化而改变。他们将系外行星分为两组--年轻的和年老的--并重新评估了差距。他们发现,年轻组中最不常见的行星半径平均比年长组中最不常见的行星小。虽然年轻的行星最稀少的尺寸大约是地球半径的1.6倍,但在较老的年龄段,它大约是地球半径的1.8倍。研究人员提出,这意味着一些迷你海王星在几十亿年的时间里急剧缩小,因为它们的大气层已经消失,只留下了一个固体核心。由于失去了气体,这些迷你海王星 "跳过 "了行星半径的差距,成为超级地球。随着时间的推移,半径差距会随着越来越大的迷你海王星的跳跃而发生变化,变成越来越大的“超级地球”。换句话说,这个差距是最大尺寸的“超级地球”和最小尺寸的迷你海王星之间的鸿沟,这些迷你海王星仍然可以保留其大气层。研究人员于2021年5月14日在《天文学杂志》上报告了他们的发现。


来自纽约市Flatiron研究所计算天体物理学中心(CCA)的研究员David说:“首要的一点是,行星不是我们有时倾向于认为的岩石和气体的静态球体。在以前提出的一些大气层损失模型中,其中一些行星在其生命之初要大10倍。”这些发现使以前提出的两个疑点得到了证实:行星形成时留下的热量和宿主恒星的强烈辐射。这两种现象都会在行星的大气层中增加能量,导致气体逃逸到太空。"David说:“可能这两种效应都很重要,但我们需要更复杂的模型来说明它们各自的贡献有多大以及何时在行星的生命周期中。”该论文的共同作者包括CCA研究员Gabriella Contardo、CCA副研究科学家Ruth Angus、CCA副研究科学家Megan BeDELL、CCA副研究科学家Daniel Foreman-Macey和CCA客座研究员Samuel Grunblatt。这项新研究使用了开普勒航天器收集的数据,该航天器测量来自遥远恒星的光线。当一颗系外行星在一颗恒星和地球之间移动时,来自恒星的观测光线会变暗。通过分析该行星绕其恒星运行的速度、恒星的大小以及变暗的程度,天文学家可以估计系外行星的大小。这些分析最终导致了“半径差距 ”的发现。
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科学家们之前提出了一些潜在的缺口产生机制,每个过程都发生在不同的时间尺度上。一些人认为,差距发生在行星形成过程中,当时一些行星的形成没有足够的附近气体来膨大其体积。在这种情况下,行星的半径,因此也就是半径缺口,会在诞生时就被印证了。另一个假设是,与太空岩石的碰撞可能会炸掉行星的厚重大气层,阻止较小的行星积累大量的气体。这种撞击机制大约需要1000万到1亿年。



其他潜在的机制需要更多的时间。一个建议是,来自行星宿主星的强烈X射线和紫外线辐射会随着时间的推移将气体剥离。这个过程被称为光致蒸发(photoevaporation),对大多数行星来说需要不到1亿年的时间,但对某些行星来说可能需要数十亿年。另一个建议是,行星形成时的残余热量会慢慢地将能量添加到行星的大气层中,导致气体在数十亿年的时间里逃到太空中。David和他的同事们通过仔细观察缺口本身开始了他们的调查。测量恒星和系外行星的大小是很棘手的,所以他们清理了数据,只包括那些直径被确信为已知的行星。这种数据处理揭示了一个比以前认为的更大的差距。然后,研究人员根据这些行星是否比20亿年前年轻或年长进行了分类。由于一颗恒星和它的行星是同时形成的,他们根据恒星的年龄来确定每颗行星的年龄。

研究结果表明,较小的迷你海王星无法保持其气体的存在。经过数十亿年的时间,气体被剥离,留下了一个大部分是固体的“超级地球”。这一过程对于较大的迷你海王星来说需要更长的时间,但不会影响到最巨大的气态巨行星,它们的引力足以保持其大气层。

“半径差距 ”经过数十亿年的演变这一事实表明,罪魁祸首不是行星碰撞或行星形成的固有特征。David说,来自行星内部的残余热量逐渐剥离大气层是一个很好的契机,但是来自母星的强烈辐射也可能起到作用,特别是在早期。下一步是科学家们更好地模拟行星如何演化,以确定哪种解释发挥了更大的作用。这可能意味着考虑额外的复杂性,如新生大气层和行星磁场或岩浆海洋之间的相互作用。
02

研究称地球上的小行星撞击坑提供了关于火星陨石坑的线索


有近1500万年历史的Nördlinger Ries是一个充满湖泊沉积物的小行星撞击坑。其结构与目前在火星上探索的陨石坑相当。除了盆地边缘的各种其他沉积物外,该撞击坑的填充物主要由分层粘土沉积物形成。

出乎意料的是,哥廷根大学领导的一个研究小组现在在小行星陨石坑中发现了一个火山灰层。此外,该研究小组还能够证明陨石坑下的地面在长期下沉,这为探索火星上的陨石坑提供了重要的启示,例如美国宇航局(NASA)好奇号和毅力号探测器目前正在探索的盖尔陨石坑和杰泽罗陨石坑盆湖。这项研究的结果已经发表在《地球物理研究行星杂志》上。

直到现在,人们都认为这些湖泊沉积物已经沉淀在稳定的陨石坑地面上。火星上的陨石坑沉积物也被认为是如此,尽管其中一些陨石坑沉积物显示出明显的倾斜的沉积层。这些陨石坑填充物的地层在表面上显示为环形结构。然而,精确地了解这些沉积物的基本条件和时间上的相互关系,对于重建陨石坑的化学发展和过去可能在那里发展的生命体的可居住性非常重要。现在,研究人员首次能够在里氏330米厚的陨石坑填充物的湖泊沉积物中发现火山灰层。“这很令人惊讶,因为自从圆形盆地被确定为小行星陨石坑后,这里就没有预期的火山岩,”来自哥廷根大学地球科学中心的第一作者Gernot Arp教授说。“这些火山灰是从匈牙利东部760公里处的一座火山吹来的。”他的同事和共同作者István Dunkl补充说:“火山灰的年龄可以追溯到1420万年前。”

在此期间,火山灰已经转化为富含氮的硅酸盐矿物,揭示了一个令人惊讶的强烈的碗状几何形状:在盆地的边缘,火山灰被发现在当前的地表,而在盆地的中心,它在大约220米的深度停留。随后对钻探和地质测绘的系统评估,现在也揭示了里斯陨石坑填充物的同心圆排列--"露头地层",最古老的沉积物在边缘,最近的在中心。计算表明,这种垫层的几何形状不能仅仅用底层湖泊沉积物沉降的事实来解释。事实上,必须考虑到约135米的额外沉降。这只能用火山口基岩的沉降现象来解释,而陨石坑基岩的断裂深达数公里。虽然需要进一步的研究来解释陨石坑底部下沉的确切机制,但一个简单的模型计算已经可以表明,由于断裂的地下岩石的沉降现象,这种程度的下沉基本上是可能的。这意味着现在可以更好地解释火星上陨石坑填充物中的倾斜地层,至少对于那些显示出陨石坑形成、水淹没和沉降的密切及时联系的陨石坑而言。
03

哈勃望远镜捕捉到NGC 691同名螺旋星系的细节画面


下面这张照片展示的是螺旋星系NGC 691,其由哈勃的第三代广域照相机 (WFC3)拍摄,它展示了惊人的详细信息。这个星系是NGC 691星系群的同名成员,NGC 691星系群是一组引力束缚的星系,距离地球约1.2亿光年。

像NGC691这样的天体是由哈勃望远镜用一系列滤镜观测到的。每个滤镜只允许特定波长的光线到达哈勃望远镜的WFC3。先是使用不同的滤镜收集的图像,然后由专门的视觉艺术家为其上色,他们可以做出明智的选择,即哪种颜色最适合哪种滤镜。通过组合来自各个滤镜的彩色图像就可以重建一个天体的全彩图像。通过这种方式,大家得以很好地了解这些天体的性质和外观。
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哈勃望远镜拍摄的壮观图像显示了一个奇怪扭曲的螺旋星系


一张来自NASA/ESA哈勃太空望远镜的壮观图片显示了NGC 2276的旋臂,这是一个位于1.2亿光年外的螺旋星系,位于仙王座。乍一看,明亮的旋臂和黑暗的尘埃“通道”组成的精致轨迹与其他无数的螺旋星系相似。但仔细观测后就会发现一个由引力作用和强烈的恒星形成而导致的奇怪的向一侧倾斜的星系。

这张引人注目的图片展示了NGC 2276异常扭曲的外观,这种外观是由两种不同的天体物理相互作用造成的--一种是与弥漫在星系团中的过热气体的相互作用,另一种是与附近银河系的“邻居”的相互作用。NGC 2276与星系团内介质--位于星系团内各星系之间的过热气体--的相互作用,导致了沿该星系的一个边缘的星体形成的爆发。在这张图片的左侧,新形成的大质量恒星发出了明亮的、带蓝色的光芒,这股恒星形成的浪潮让这个星系呈现出奇怪的向一侧倾斜的状态。NGC 2276最近爆发的恒星形成也与更多天体的出现有关--双星系统中的黑洞和中子星。
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在这个新星爆发的星系的另一边,一个较小的伴星的引力影响着NGC 2276的外缘,使其失去形状。这种与小型透镜状星系NGC 2300的相互作用使得NGC 2276的最外层旋臂变形,给人一种假象,即这个较大的星系是面向地球的。NGC 2276和它的破坏性伴星NGC 2300都可以在附图中看到,该图显示了相互作用的星系的更广视角。

NGC 2276绝不是唯一一个具有奇怪外观的星系。1966年出版的一份不寻常的星系目录《特殊星系图集》包含了许多稀奇古怪的星系,包括壮观的星系合并、环形星系和其他奇怪的星系。与一个异常扭曲的星系相称的是,NGC 2276有幸两次被列入《特殊星系图集》--一次是由于它那倾斜的旋臂,一次是由于它与较小的“邻居”NGC 2300的相互作用。
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NASA局长:拜登政府的预算提案将使登月任务保持正常进行


美国宇航局(NASA)2022财年的拟议预算总额为248亿美元。尽管这个数字很庞大,但许多人想知道这是否足够让NASA的登月任务继续进行下去。上周五,NASA局长比尔·纳尔逊(Bill Nelson )表示,248亿美元的预算提案将使该航天局有望最早在2024年将第一位女性和下一位男性宇航员送上月球。然而,纳尔逊确实有一个警告。


纳尔逊称,这个目标日期远未确定,并指出 "太空任务是艰难的"。他表示,NAS从过去的各种太空系统中了解到,通常会有延迟。该机构使用的新技术离地球越远,就会出现延迟。他指出,不能保证任务会出现延误,只有时间能证明。纳尔逊表示,2024年是目标,但由于开发太空系统是如此艰难,这个时间表可能会出现延误。248亿美元的预算与2021财年相比确实增加了6.6%。它包括明确用于“阿尔忒弥斯”(Artemis)月球计划的68.8亿美元,以及用于涵盖国际空间站的空间业务的40亿美元,以及前往空间站的商业船员和货物任务。


“阿尔忒弥斯”任务将使用的火箭系统是太空发射系统,它是一个超级重型火箭。该项目在拟议的财政预算中被指定为44.8亿美元。这笔钱还将用于升级用于将宇航员带到月球的猎户座乘员舱。由于俄罗斯已经宣布它计划退出国际空间站计划,NASA增加的预算将有助于在不久的将来保持空间站的运行。


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观星者近期有机会看到国际空间站在天空中飞翔


今晚,如果天气允许,后院的天文学家们有机会看到国际空间站飞过天空。国际空间站应该很容易用肉眼发现,因为它是夜空中第三亮的物体,而且它会不断移动。当国际空间站从头顶经过时,它看起来就像一架飞机,但它的移动速度会快得多。

用肉眼看到国际空间站并不总是那么容易,因为它离地面的高度是不一样的。然而,昨晚(周六)和今晚(周日),国际空间站在一个相对低的高度上运行,使它更容易用肉眼发现。对于那些希望有机会看到国际空间站从头顶经过的人来说,你可以使用美国宇航局的 "发现空间站"网站,该网站是专门为帮助业余天文学家观看空间站从头顶经过而设计的。


访问“发现空间站”:https://spotthestation.nasa.gov/
该网站非常容易使用,并会给你提供专门针对你所在城市的定制观看说明。如果你住在城市当中,你需要找到一个没有光污染的地区,周围环境需要尽可能的黑暗。当输入你的邮政编码时,网站会告诉你一个红心方向,以及在地平线以上多少度看才能够看到空间站经过的天空区域。美国宇航局提供的图表将给你一个在你所在地区看到国际空间站的理想时间,在空间站下降到地平线以下之前的最长可见时间,以度数衡量的海拔高度,以及国际空间站在夜空中的哪个位置将首次变得可见,在夜空中的哪个位置将消失。美国宇航局还为业余天文学家提供了可以注册的提醒系统,让他们知道国际空间站何时会在自家后院的头顶经过。
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研究:银河系中心的黑洞可能是一个由暗物质组成的球体


像大多数星系一样,银河系被认为在它的中心有一个超大质量的黑洞--但也许它黑暗的中心是由不同的物质组成。一项新研究提出,它可能是一个高密度的暗物质核心,由一种假想的粒子--darkino组成。


银河系是由一个巨大的中间质量聚集在一起的,这个质量约相当于400万个太阳。这个巨大的天体被称作人马座A* (Sgr A*),虽然我们无法直接看到它,但可以从它周围恒星的运动中推断出它的存在。超大质量黑洞是最符合逻辑的候选者,但它可能不是唯一的解释。这种怀疑在七年前就已经埋下了种子。一种名为G2的气体云被发现围绕着Sgr A*运行,因为它在2014年初经过了该天体,这样的距离相当近。自那之后,天文学家满怀期待地观察着--如果Sgr A*能像预期的那样是一个超大质量黑洞,那么G2应该会在他们眼前被撕成碎片。但令人惊讶的是,G2安然无恙。这导致一些科学家推测,它可能不是一个气体云而是一个膨胀的尘埃恒星,其拥有足够的引力保持其形状。然而在新研究中,研究人员质疑的不是G2的身份,而是Sgr A*本身。意大利相对论天体物理国际中心(ICRA)的科学家进行了如果用一团暗物质取代超大质量黑洞会发生什么的模拟。人们已经认为这种神秘的物质会集中在银河系的中心并用它的引力将整个星系凝聚在一起。ICRA团队发现,如果暗物质具有特定的特性,那么它可以精确地解释一系列观测结果,在某些情况下甚至比黑洞模型还要更好。这种暗物质将由darkion--属于费米子群的中性超轻粒子--组成。这些黑影会聚集在星系中心,然后扩散到更远的地方并形成一团更分散的云。费米子的一个关键特征是,在一个给定的空间里,它们中只有一个能在同一时间占据特定的量子态,这限制了它们聚集在一起的密度。因此跟超大质量黑洞相比,这个球体的核心所处的环境要温和得多,这将使G2能够毫发无损地通过。但这并不是该模型所适用的唯一观察结果。研究小组发现,如果暗星系的质量在56 keV左右,那么模拟就能准确地预测一个名为S-stars的附近恒星群的运动以及银河系外光晕的旋转曲线。尽管darkino假说非常有趣,但这个问题还远未解决。超大质量黑洞理论仍是最有可能的理论,因为它以一种相对简单的方式解释了观察良好的物理现象--此外,我们在大多数其他星系的中心都看到了黑洞。不过保持开放的心态是有好处的,该团队表示,未来发布的数据可能会以某种方式阐明这一想法。
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天文学家从“年轻”且保存完好的亚利桑那州陨石坑中得到科学启示


“年轻”且保存完好的陨石坑有助于科学家了解地球上和太阳系其他地方的陨石坑形成过程。大多数在与地球大气层相遇后幸存下来的小行星最终都坠入水中,原因很简单,因为海洋覆盖了地球的70%。但是巨大的太空石块偶尔也会撞上陆地。5万年前地球就遇到过这种情况,当时一颗铁质小行星砸向北美洲,在今天的亚利桑那州北部留下一个大坑。流星坑(也叫巴林格流星坑)位于科罗拉多高原的弗拉格斯塔夫和温斯洛之间。2021年5月16日,Landsat 8上的Operational Land Imager(OLI)获取了该地区的这张图像。即使有5万年的历史,该陨石坑也相对年轻,与其他陨石坑相比,保存得非常好。正因为如此,科学家们对该地点进行了广泛的研究,以了解其形成过程--小行星在地球附近和太阳系其他地方是如何工作的--以及小行星撞击会给现代文明带来什么危害。月球和行星研究所的撞击坑专家大卫-克林(David Kring)说:"今天一个类似规模的撞击事件可以摧毁一个堪萨斯城那么大的城市。流星坑的宽度为0.75英里(1.2公里),深约600英尺(180米)。产生撞击的小行星的大小是不确定的--可能在100到170英尺(30到50米)的范围内,但它必须大到足以挖掘出1.75亿公吨的岩石。"

上图中的宽广视角让人感受到撞击坑与周围地区的关系。科罗拉多高原的这一部分从安德森梅萨(左下角)开始排水,穿过一个向温斯洛附近的小科罗拉多河倾斜的表面。撞击坑附近的红色斑点区域是Moenkopi红色粉砂岩,位于浅褐色的凯巴布石灰岩中。火山地貌点缀着更广阔的景观,包括安德森山和西日落山和东日落山。请注意坑口的边缘和它外面的区域是如何被更浅的棕褐色取代。这是从火山口喷出的碎片形成的,主要由凯巴布石灰岩和科科尼诺砂岩组成。还注意到撞击坑并不完全是圆形的,几乎呈现出一个方形。根据Kring的说法,这是因为岩石中预先存在的缺陷导致它在撞击后向四个方向剥离得更远。这些裂缝的方向是西北-东南和东北-西南,是在科罗拉多高原从海平面以下被抬升到目前一英里高的高度时形成的。景观并不总是这样的。当小行星撞击时,人类还没有到达北美洲。这片森林连绵起伏的地形很可能是猛犸象、乳齿象和巨型地懒居住的地方。现在,这个火山口矗立在灌木覆盖的沙漠中。在这个研究项目中,研究生接受培训,研究地球、月球、火星和其他星球上的撞击坑。他还培训宇航员,"以便他们熟悉有撞击坑的行星表面,例如,美国宇航局的Artemis宇航员将在月球南极周围的撞击坑地形上着陆。"
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钱德拉X射线天文台给出银河系中心令人震惊的新图像 揭示星际能量来源


天文学家揭示了从未见过的银河系中心的细节,他们利用NASA的钱德拉X射线天文台制作的新图像暗示了银河系中心以前未知的星际能量源。马萨诸塞大学阿默斯特分校天文学家Daniel Wang新研究以前所未有的清晰度揭示了我们银河系中心暴力细节。

这些图像最近发表在《皇家天文学会月刊》上,记录了一条X射线,它暗示了一个以前未知的星际机制,它可能支配着能量流,并可能支配着银河系的演变。Daniel Wang表示,星系就像一个生态系统,星系中心是行动的地方,在它们演变中发挥着巨大的作用。然而,无论我们自己星系中心发生了什么,都很难研究,它被浓密的气体和尘埃雾气所遮蔽,即使使用哈勃太空望远镜,研究人员也根本无法看到中心,然而通过NASA钱德拉X射线天文台观测穿透雾气遮蔽的X射线,我们得到了惊人的观测结果。钱德拉勘测银河系中心图像突出了几个关键特征。X射线线条在图像中被标记为红色矩形,而X射线从明亮的X射线源(绿色圆圈)周围的灰尘中反射出来,它给出了迄今为止最清晰的画面,即一对发出射X射线的羽状物正从位于银河系中心巨大黑洞附近的区域出现。更耐人寻味的是发现了一个名为G0.17-0.41的X射线线条,位于南部羽流附近。这条线揭示了一个新的现象,显示当地有正在进行磁场重联的事件发生,磁场重新连接可能只是这个事件的冰山一角。

磁场重联事件是当两个对立的磁场被迫聚在一起并相互结合,释放出巨大的能量。这是一个剧烈的过程,它是诸如太阳耀斑等众所周知现象的原因,这些耀斑产生的空间天气足以扰乱地球上电网和通信系统。它们还产生了壮观的北极光。科学家们现在认为,磁重联也发生在星际空间,而且往往发生在我们银河系中心膨胀羽流的外部边界附近。银河系中心能量外流总量,如何产生和运输,如何调节银河系的生态系统?这些问题答案将有助于揭开我们银河系的历史。尽管仍有许多工作要做,但这份新图像指明了方向。
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新的暗物质地图依赖于来自数百万个星系的光线


我们大多数人很难想象,我们在夜空中看到的每一颗星星都是与我们的太阳相似的另一个太阳。科学家们发现,在这些恒星中,有许多是有行星围绕运行的,形成了大量的太阳系。夜空中还有一些我们看不到的物体,包括暗物质。

暗物质是看不见的,约占宇宙中总物质的80%。科学家们几十年来一直在努力工作,以尽可能多地了解暗物质以及它在我们所知的宇宙中所扮演的角色。科学家们现在已经创建了有史以来最大的暗物质地图,作为国际暗物质能量调查的一部分。该团队表示,它使用人工智能方法分析了1亿个星系的图像,特别是查看了它们的形状,该项目研究人员调查了图像中由10个左右的像素组成的光点,以确定它们是否被拉长了。新地图代表了在观察到的星系的前景中检测到的所有物质,并覆盖了在南半球看到的大约四分之一的天空。这项研究的共同牵头人尼尔·杰弗里博士说,宇宙中的大部分物质是暗物质,要在夜间的天空中瞥见这些物质是很有挑战性的。利用数以亿计的遥远星系的扭曲形状来揭示结构,该团队创建的地图显示了主要的暗物质分布,科学家们发现了一种模式,与我们看到的可见物质相似。这项研究揭示了一种网状结构,其中有密集的物质团块被大片的空洞隔开。虽然暗物质还没有被直接观察到,它的存在只能从星系的行为方式中推断出来,而这些星系的行为方式并不是预测的。科学家们依靠引力透镜来创建他们的地图,因为它允许他们看到可见和不可见的物质。该团队认为他们的研究使人类更接近于了解宇宙是由什么组成的以及它是如何演变的。
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哥本哈根大学研究人员揭示宇宙大爆炸第一微秒内发生的新细节


大约140亿年前,我们宇宙从热得多、密度大的状态转变为急剧膨胀,这一过程被科学家命名为"大爆炸"。哥本哈根大学研究人员调查了在宇宙大爆炸第一个微秒内一种特定的等离子体发生了什么。这种等离子体是有史以来的第一个物质。他们的发现为我们今天所知的宇宙演变提供了一块拼图。

尽管科学家知道这种快速膨胀创造了粒子、原子、恒星、星系和我们今天所知的生命,但这一切是如何发生的细节仍然未知。现在,哥本哈根大学研究人员进行的一项新研究提供了这一切是如何开始的见解。哥本哈根大学科学家研究了一种叫做夸克-胶子等离子体物质,它是在大爆炸第一个微秒中存在的唯一物质。研究结果告诉我们等离子体在宇宙早期阶段是如何演变的。首先,由夸克和胶子组成的等离子体被宇宙热膨胀所分离。然后,夸克碎片重组为所谓的强子。一个有三个夸克的强子组成一个质子,是原子核的一部分,这些核心是构成地球、科学家自己和环绕科学家的宇宙构件。

夸克-胶子等离子体(QGP)存在于宇宙大爆炸的第一个0.000001秒,此后由于膨胀,它消失了。但是,通过使用欧洲核子研究中心的大型强子对撞机,研究人员能够重新创造历史上这种第一种物质,并追溯其发生的情况。对撞机以几乎与光速一样的速度将等离子体中的离子砸在一起,这使科学家能够看到QGP是如何从自身的物质演变为原子中核心和生命的构件。

除了使用大型强子对撞机,研究人员还开发了一种算法,能够同时分析更多粒子的集体膨胀。他们研究结果表明,QGP曾经是一种流动的液体形式,它通过随着时间推移不断改变其形状而区别于其他物质。长期以来,研究人员认为等离子体是一种气体形式,但这次分析证实了它具有像水一样光滑柔软的质地。等离子体随着时间推移改变了自己的形状,这相当令人惊讶,与科学家所知道的任何其他物质和科学家所预期都不同。尽管这可能看起来是一个小细节,但它使科学家离解决大爆炸谜题以及宇宙如何在第一个微秒内发展的问题更近了一步。





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