这是哈勃拍摄的深空,一个巨大的天体,不可思议的形状

星空承载梦想 2024-11-18 09:07:29
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现代科学认为,我们的宇宙诞生于138亿年前,当时有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过漫长的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,我们的地球就是宇宙中的一颗行星,在地球这颗行星上面,生活着各种各样的生物,有海洋生物,有陆地生物,有两栖生物和微生物等等,人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,当人类走出地球之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要探索宇宙更多的奥秘。

为此科学家也做了很多努力,比如说科学家曾经发射了哈勃望远镜,从1990年开始算起,哈勃望远镜到现在已经30多年了,这几十年间哈勃望远镜拍摄下了很多让人感到新奇又震撼的图片,比如说上帝之手、创生之柱,蝴蝶星云等等,哈勃的观测范围从紫外线到可见光再到近红外线,紫外线观测能力使得它能够看到很多地面无法观测到的天体现象,因为地球大气层会吸收大部分紫外线,哈勃能够观测到非常遥远的天体,对宇宙深处进行探索,它曾经观测到距离地球超过130亿光年的星系,帮助人类了解早期的宇宙演化。哈勃位于地球大气层之上的轨道,避免了大气层对光线的折射、散射等影响,能够获得清晰、稳定的图像。相比地面望远镜,哈勃可以分辨出更微小的天体结构和细节。

哈勃望远镜帮助人类认识了 4 万多个宇宙天体,发现了超大质量黑洞普遍存在于宇宙中的大质量星系中,有的星系甚至有不止一个黑洞。它还观测到了系外行星的存在及其大气层的特征,为研究系外行星的宜居性提供了重要线索;对星际尘埃盘、恒星形成区等进行了深入观测,增进了人类对恒星和行星形成过程的理解。今天我们要说的这个星云也是哈勃拍摄的,在1784年的时候,英国科学家威廉赫歇尔将望远镜对准麒麟方向,在距离地球大约2500光年的地方,发现了一个形似圣诞树的星团,次年他在这个星团的附近又发现了一个暗淡星云,不过模糊的影像让当时的他并没有看到星云的奇特轮廓,直到1996年的一次拍摄,圆锥的外形以及头顶的巨光才首次出现,这种形状,科学家以锥状星云为其命名。

经过科学家的观测得出,它的主体长约7光年,顶部的光亮是为年轻的恒星,它们炽热的辐射在数百万年的时间内,侵蚀了顶部的星云造成了凹陷,位于正上方的恒星可能是塑造锥状星云形状的来源,它发出的辐射就像风那样,雕琢了这里,同时辐射也电离了外围的氢,形成了一圈围绕巨兽的光晕,给这处奇特的形状又加了一丝神韵,这样的星云科学家将其称为是暗星云。暗星云是星际云的一种,是银河系中不发光的弥漫物质所形成的云雾状天体。它主要成分为氢和氦,这是宇宙中最常见的元素。星际空间中存在着大量的氢原子和氦原子,它们在暗星云的形成过程中起到了重要的基础作用。例如,在引力的作用下,这些气体逐渐聚集在一起,形成了暗星云的主体结构。

暗星云本身不发光,在可见光波段呈现出黑色或暗灰色。这是因为暗星云中的尘埃和气体对来自背景的星光具有吸收和散射作用,使得我们在观测时只能看到一片黑暗的区域。暗星云通常分布在银河系的盘状结构中,这里是恒星和星际物质比较密集的区域。它们也可能出现在星系的其他部位,如星系的中心区域或旋臂上。暗星云是恒星形成的重要场所。在暗星云内部,物质的密度较高,引力作用较强,使得气体和尘埃逐渐聚集在一起。当聚集的物质达到一定的质量和密度时,就会引发核聚变反应,形成新的恒星。因此,暗星云可以被看作是恒星的“摇篮”。在2018年的时候,科学家观测到了一个编号为PDS70的恒星,这是半人马座刚诞生不久的恒星,年龄大约是540万年。

这里我们依然能够看到巨大的分子云,但这时的分子云已经形成了围绕它的原行星盘,我们的太阳就是从原行星盘中诞生的,大约在46亿年前,宇宙中存在着氢、氦和微量重元素组成的星际物质,这些物质是宇宙大爆炸后形成的原始氢和氦气体,以及后来的恒星死亡后释放的重元素,在星际空间中,气体和尘埃以云的形式存在,称为分子云,分子云非常寒冷且密度较高,是星体形成的理想场所,分子云处于相对稳定的状态,但可能会受到外部因素的干扰,如超新星爆发产生的冲击波、银河系的旋转或者其他天体的引力作用等,当分子云中某个区域的质量超过其引力能保持临界值,引力开始主导,气体和尘埃便向中心聚集。在这个过程中,物质的聚集导致温度上升,形成一个原恒星。

由于角动量守恒,原恒星周围的物质在坍缩过程中开始旋转,形成了一个盘状结构,随着物质不断向中心聚拢,核心的温度和压力持续上升,当核心温度达到1500万摄氏度的时候,核聚变开始发生,这时候太阳就诞生了,总体来说,太阳诞生是一个复杂且漫长的过程,它涉及到引力、物质聚集、温度和压力变化以及核聚变等多种物理现象。宇宙中的恒星和行星形成都是在星云中诞生的,在2006年的时候,距离地球2300光年外的深空,也是麒麟座方向,哈勃在这里遥望一个被称为是红色矩形的星云,这是于1973年发现的独特星云,几乎完美的棱角以及线条向我们呈现了一种不可思议的对称美,最终经过漫长的时间,这些星云也会孕育出恒星、行星等。

不过这里要注意的是,目前我们所看到的星云,其实都是它们之前的样子,它们现在是什么样子?需要等一段时间才能够知道,比如说距离我们2300光年外的星系,我们现在所看到的其实是它2300年前的样子,这是因为光传播的速度有限,曾经著名的物理学家爱因斯坦表示:真空光速就是宇宙速度的上限,任何有质量的物体都不可能达到光速,更不可能超越光速,至于为什么有质量的物体无法达到光速,爱因斯坦也给出了答案,在狭义相对论中,E=mc^2,其中E是物体的能量,m是质量,c是光速,根据这个公式我们就能知道,任何物体蕴含的能量都相当于它的质量乘以光速的平方,同时质量和能量也能互相转化。

在这种情况下,一个有质量的物体在受到能量加速的时候,自身的质量就会变大,并且是速度越快质量越大,当物体的速度接近光速时,它的动质量将趋于无限大,此时就需要无限大的能量去进一步加速它,但宇宙中不存在无限大的能量,因此质量不为零的物体是不可能达到光速的。这个理论彻底断绝了人类文明未来驾驶光速飞船遨游宇宙的梦想,而且光速的极限还只适用于同一时间同一点的两个物体,并且近光速状态下伽利略变换是不管用的,简单来说就是,如果两艘飞船分别以0.6倍的光速向相反的方向飞行,对于这两搜飞船来说,它们之间在以1.2倍的光速相互远离,而通过洛伦兹变化的相对论速度叠加法,能够计算出它们之间的远离速度实际为0.88倍光速,它们的叠加速度也只是一倍光速,并不是两倍光速。

光速不变的定律告诉我们,宇宙中任何物体都在以低于光速的速度传播,即便是我们看到的遥远星系,它们也是以光速传播的,所以我们看到的景象其实是它们之前的样子,它们现在是什么样子,需要等几千年才能够看到,如果说宇宙中的天体距离超过145亿光年,那么之外的天体我们就无法看到,这是因为宇宙膨胀的原因,宇宙在不断膨胀,遥远天体发出的光在传播过程中,其波长会因为空间的膨胀而被拉长,产生红移现象。当距离足够远时,红移程度非常大,光的波长可能被拉伸到射电波段甚至更长,超出了我们现有观测设备通常探测的可见光、紫外线和近红外线等波段范围,导致难以被观测到。光的强度会随着传播距离的增加而减弱。根据平方反比定律,光的强度与距离的平方成反比。

距离极远的天体发出的光线,在长途跋涉到达地球时,强度已经极其微弱。就像手电筒的光,离得越远越暗。并且,在传播过程中,光线还可能会被星际介质(如星际尘埃、气体等)吸收或散射,进一步降低了到达地球的光线强度,使我们难以探测到这些天体。科学家认为,导致宇宙膨胀的关键因素可能是暗物质和暗能量,暗物质是一种不和光发生相互作用的神秘物质,我们无法直接观测到它,但是通过其引力效应能够推断它的存在,宇宙中可能存在大量的暗物质团块分布在可观测范围之外,这些暗物质团块的引力作用可能会影响星系的运动和分布,进而间接的对我们所在的银河系以及太阳系产生影响,科学家认为,在宇宙中,可观测的物质(恒星、行星、彗星、小行星等)占到了宇宙总质量的百分之5。

而看不到的物质(暗物质、暗能量)占到了宇宙总质量的百分之95,从占比上我们就能够看出,暗物质和暗能量才是宇宙中最主要的暗物质,他们对宇宙的演化起到了非常重要的作用,在宇宙早期,物质分布存在微小的密度波动。暗物质由于其自身的引力作用,在这些密度波动的基础上开始聚集。相比普通物质,暗物质之间的相互作用很弱,除了引力几乎不与其他物质发生作用,所以它们能够更早、更自由地聚集在一起,形成了最初的暗物质团块或暗物质晕。暗物质团块的引力会吸引周围的普通物质(如氢气等)向其靠近。暗物质的分布决定了星系的形成位置和方式。在暗物质晕的引力作用下,大量的恒星、气体和尘埃等普通物质聚集在一起,逐渐形成了星系。星系的形态和结构也受到暗物质的影响。

虽然现在科学家普遍认为,暗物质和暗能量存在宇宙当中,但是这么多年过去了,科学家依然没有找到暗物质和暗能量,这说明它们比我们现象的还要神秘,如果说暗物质和暗能量真的是主导宇宙运行的 神秘力量,那么如果我们能够解开暗物质和暗能量的奥秘,或许我们就能够解开宇宙诞生和演化的奥秘,这是人类走出地球之后一直想要破解的秘密,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,虽然现在人类对宇宙的了解还不是很多,但是人类一直都没有放弃对宇宙的探索,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步和发展,人类一定能够解开宇宙中的奥秘,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章