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矮星系是暗物質“蝸居”的場所(三則)

作者:鄧如山

矮星系在宇宙進化過程中發揮了至關重要的作用,天文學家認為,矮星系可能是最早形成的宇宙星系,從矮星系演變成了大星系。迄今為止,矮星系是天文學家在太空中發現的一種最多的星系,其中包含了宇宙中最多的天體,矮星系構成了宇宙結構的基本單元。大約有120到200個矮星系獨自地繞銀河系轉動,但天文學家迄今發現了其中的20個。

矮星系的形成成了星系實體學的一個謎題,矮星系的誕生和成長可能與暗物質有關,這是宇宙實體學的難題之一。矮星系有“兩個之最”的特征,第一:矮星系是最小的星系,第二,矮星系是昏暗的星系。最小的矮星系在宇宙學中成了最大謎題之一,矮星系十分昏暗,天文學家發現它們的難度随之增大,通過使用最高分辨率的望遠鏡,天文學家在銀河系附近的區域發現了少量的矮星系,大量的矮星系可能環繞在銀河系的周圍。

矮星系是暗物質“蝸居”的場所(三則)

什麼是宇宙的再電離?

再電離指的是宇宙中氫氣體發生的“第二次電離”,宇宙在再電離的過程中變得透明,早期的光子從釋放的源頭自由地穿行到整個宇宙。再電離的開始意味着宇宙黑暗時期的結束。早期宇宙的氣體物質發生了再電離,這是宇宙氣體物質第二次發生的相變過程。主要是重子類的粒子聚合成了氫原子,再電離一般是指氫氣體的電離。宇宙原初的氦原子經曆了相同的相變過程,這是氦氣體發生的再電離,再電離已是天體實體學目前的主要研究課題。

物質在宇宙大爆炸的初期處于高溫、高密度的等離子體态,在宇宙誕生後的30到40萬年,宇宙在自身膨脹的過程中逐漸冷卻,質子和電子開始複合為氫原子,幾近完全中性化的宇宙進入了平靜的黑暗時期,恒星和星系在這一時期還沒有形成,宇宙中充斥了暗物質、氫和氦的氣體,氣體物質在暗物質引力的牽引下開始聚合,最終形成了恒星和星系,巨量的光子從恒星内發出,強大的光輻射将恒星附近中性氫原子内的電子剝離出來,氫原子失去電子的現象被天體實體學家稱之為宇宙的再電離。

今日宇宙的星際媒體氣體已被高度電離,回顧宇宙的發展史,可以更好地了解什麼是宇宙的再電離。從宇宙的大爆炸時刻到之後的大約30到40萬年,宇宙太空充滿了電離态的氣體物質,經過了30到40萬年,宇宙逐漸冷卻,中性氣體态的宇宙變得不透明,進入了宇宙學概念的黑暗年代。恒星、類星體和星系在宇宙誕生後的4億、5億或6億年開始形成,宇宙的再電離過程開始産生,再電離過程在宇宙誕生後的大約10億年基本完成,結束了黑暗年代的宇宙再次變得透明。

宇宙再電離伴随了第一代恒星發出的第一縷光,早期恒星和星系發出了高能光子,“光電效應”使得星系附近稀薄的氣體原子發生了電離。電離區域随星系的形成不斷擴大并互相連結,一旦電離區覆寫了所有的宇宙星系媒體時,再電離過程就結束了。宇宙再電離是星系形成與演化的關鍵階段,在宇宙再電離的研究領域存在很多的空白和模糊之處。

在宇宙誕生後的9億年,太陽系的誕生幸運地遇上宇宙的光明年代,在宇宙誕生之後的10億年,奇異的暗能量開始加速宇宙的膨脹,透明的宇宙似乎随之變得黯淡起來。加州大學河濱分校天文與實體系的科研人員在宇宙再電離的觀測和研究中取得了進展,他們在《天體實體學》雜志發表的成果加深了人們對宇宙再電離過程的了解。

矮星系是暗物質“蝸居”的場所(三則)

羅塞塔上演墜毀的“告别演出”

經過12年的漫長飛行,歐航局發射的羅塞塔迎來了最後的時刻,羅塞塔追蹤彗星67P的最後一站定在彗星上的一個撞擊點,作為軌道飛行器的羅塞塔和着陸器菲萊剛好落在彗星67P的兩個相反地點。羅塞塔和菲萊的通訊将在2016年2月關閉。

羅塞塔是人類發射的第一個繞彗星轉動的航天器,它是第一個墜毀在彗星表面的飛行器。2014年,羅塞塔在和彗星67P實作了“對接”,在彗星表面投下菲萊着陸器,菲萊是第一個降落在彗星表面的探測器,在實作了有控制性的着陸之後。菲萊一度中斷了信号聯系,羅塞塔等待了漫長的7個月,随後收到了菲萊的信号,2015年6月,羅塞塔和菲萊重建立立信号聯系。

在羅塞塔和菲萊、羅塞塔和地球建立了通信之後,歐航局的科學家對菲萊傳回的60多個小時的圖像和資料進行了分析,陸續釋出了分析的成果。彗星67P是“彗星天文學”的一個研究樣本,對彗星形成和特征的研究有助于加深人們對太陽系和生命起源的了解。彗星的曆史和太陽系一樣古老,彗星是太陽系的活化石,包含水和有機分子的彗星與地球的生命起源有着不可分割的關聯。

矮星系是暗物質“蝸居”的場所(三則)

編譯: 2016-9-29

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