暗物質?是什么？ 上世紀六七十年代，天文學家發(fā)現星系中心恒星的速度與星系外恒星的速度幾乎相同。這一發(fā)現似乎與物理學的基本定律相矛盾。天文學家用暗物質來解釋這種現象。雖然不可見，但暗物質也有質量，研究人員根據暗物質對正常物質的引力效應推斷暗物質的存在。據信，宇宙中暗物質的比例約為23%，宇宙中只有4%由正常物質組成，包括恒星和行星。這是一張用哈勃太空望遠鏡拍攝的暗物質三維地圖。 暗能量?是什么？ 20世紀20年代，天文學家埃德溫·哈勃發(fā)現宇宙不是靜止的，而是膨脹的。1998年，哈勃太空望遠鏡研究了遙遠的超新星，發(fā)現宇宙在很久以前膨脹的速度比現在慢?？茖W家們長期以來認為，物質的引力會逐漸減緩宇宙的膨脹，甚至導致宇宙的收縮。為了解釋宇宙的加速膨脹，科學家們提出了暗能量理論，并認為正是這種能量導致了宇宙的加速膨脹。科學家推測暗能量占宇宙的近73%。對星系團abell1689的一項新研究可能揭示暗能量是如何影響宇宙的。 恒星如何發(fā)生爆炸？? 當一顆大質量恒星耗盡燃料而死亡時，它將爆炸并形成一顆超新星。超新星爆發(fā)的亮度可以在短時間內超過整個星系的亮度。近年來超級計算機的發(fā)展使天文學家能夠模擬恒星的內部條件，進一步了解恒星爆炸的機理。不過，許多細節(jié)仍不得而知，比如爆炸是如何發(fā)生的，與哪些內部因素有關。 消失的重子哪去了？ 暗能量和暗物質占了宇宙的近96%，而正常物質占了其余的部分。在正常情況下，它們中的一半以上消失了，它們去了哪里就成了一個謎。所謂重子物質由質子和電子等離子體組成，它們占宇宙中可見物質的很大比例。在計算從早期宇宙到現在的重子數量時，天文學家發(fā)現重子的數量神秘地減少了。天體物理學家推測，缺失的重子物質可能存在于星系之間，被稱為“暖星系間介質”（whim）。尋找失蹤的重子仍然是天文學家首先需要解決的謎團之一，因為觀察它們可以幫助科學家了解宇宙和星系的結構是如何隨時間變化的。 宇宙射線?來自何處？ 宇宙射線的來源一直困擾著天文學家，他們花了一個世紀的時間研究這些高能粒子的來源。宇宙射線是帶電的亞原子粒子——主要是質子、電子和基本元素的帶電核——從深空進入我們的太陽系。由于太陽和地球磁場的影響，宇宙射線的運動路徑將發(fā)生彎曲。最強的宇宙射線能量極大。然而，這些奇怪粒子的起源仍然是個謎。美國科學家最近的研究結果對超高能宇宙射線的一個重要理論提出了挑戰(zhàn)，即它們來自伽馬射線爆發(fā)。 日冕為何擁有驚人溫度？ 太陽的超熱外層大氣被稱為“日冕”，其溫度在50萬至600萬攝氏度之間?？茖W家們一直無法理解太陽是如何加熱日冕的。人們普遍認為日冕的熱量與太陽表面以下的能量有關，但科學家們正在熱烈討論磁場如何傳遞能量。能量在到達日冕后是如何積聚的是一個更令人費解的謎。這張照片是美國宇航局太陽動力學觀測衛(wèi)星2018年9月拍攝的。1283年的太陽黑子所在地噴出了一股等離子體羽流。太陽黑子產生了四次太陽耀斑和三次日冕物質拋射。 太陽系?為何如此怪異？ 我們的太陽系有許多獨特的特征。這四顆最里面的行星都有巖石外殼和金屬核心，而這四顆外層行星則截然不同，各具特色。根據計算機模擬結果，在太陽系形成過程中，相互碰撞的恒星很容易形成三五顆類地行星，而不是四顆。尋找系外行星并研究其形成過程可以幫助科學家揭開太陽系形成的奧秘。 宇宙如何“再度電離?”？ 大爆炸是一種被廣泛接受的宇宙起源和演化理論。根據這個理論，宇宙誕生于137億年前。大爆炸之后，宇宙中瞬間充滿了熱電子、氫離子和氦離子。直到大約40萬年后，宇宙冷卻到足以讓電子和離子重新結合形成原子。130億年前宇宙的早期階段被稱為“再電離”期。因為第一批恒星的輻射開始使原子的電子電離，早期宇宙的氫霧被清除，宇宙中的大部分物質變成了可以傳輸光的電離等離子體，這種等離子體一直存在到現在。這張藝術概念圖展示了宇宙大爆炸后不到10億年出現的星系，當時宇宙仍有部分充滿了氫。 |
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