毒蜂作品 25-12-07 13:00
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这3年来,我们感觉生活没什么变化,但是对于天文学界来说可不是这样的,现在天文学家既兴奋又煎熬,这个领域简直可以说是天翻地覆了。

为什么?因为韦伯望远镜!

詹姆斯·韦伯空间望远镜,是美国航空航天局,联合欧洲航天局和加拿大航天局,共同研发的新一代空间望远镜,也是哈勃空间望远镜的继任者。

这台望远镜的研发工作,早在1996年就已启动,原本计划2007年发射,却因技术复杂、设计升级等问题多次推迟,最终在美东时间2021年12月25日7时20分,从法属圭亚那库鲁航天中心搭乘阿丽亚娜5号火箭成功发射升空。

它的耗资十分惊人,初始预算仅5亿美元,后续因项目延期和技术优化不断追加,最终总耗资达到约100亿美元,折算下来单价相当于黄金的20余倍。

其实你懂的,这个项目我从一开始就知道得用100亿,但是直接报100亿的话,这个预算肯定批不下来。你让我压缩预算,那我就先报一个5亿美元,让你先立项。等你立项成功了,我先把5亿砸进去,花完了再告诉你得追加5亿。因为之前5亿已经砸进去了,所以只能硬着头皮往上加。这就是沉没成本。

不过话说回来,这台望远镜虽然耗资100亿,但它真的物超所值。你不得不承认,它的设计充满巧思,由于整体体积过大,发射时必须折叠起来,进入太空后再像变形金刚一样展开。

它的主镜由18块六边形铍镜片拼接而成,口径达6.5米,集光能力远超哈勃望远镜;还有一层五层结构的遮阳板,能屏蔽300摄氏度以上的温差,让核心器件维持在接近绝对零度的工作温度,以此保障红外观测的精准性。

发射后,它飞到了距地球150万公里的日地第二拉格朗日点运行,2022年7月正式开始科学观测。凭借强大的红外观测能力,它能捕捉到135亿年前宇宙早期发出的光,比哈勃望远镜看得更远、更清晰。

但是,这一清晰,就出事儿了。

在观测过程中,詹姆斯·韦伯空间望远镜发现了一批对天文学家来说非常恐怖的星系,这些星系诞生在宇宙大爆炸后仅2.8亿到8亿年的极早期,相当于宇宙刚诞生没多久,却已经发展得非常成熟了。

说白了,你感觉一个人也就刚刚20岁,结果有一天,你看到了他19年前的照片,你震惊的发现,那时候他就已经一米八,有络腮胡子了。

韦伯拍到的这些星系,很奇特的一件事就是,它们的质量很大,有的和银河系的邻居大麦哲伦星云相当,有的甚至是银河系恒星总质量的4倍,还检测到了碳、氧等需要多代恒星演化才能形成的重元素。

这和现有公认的宇宙学理论完全不符!!!

按照之前的理论,早期宇宙只能形成小型的原始星系,要演化成这么大、这么成熟的星系,需要数十亿年的时间,可这些星系的形成时间远远不够,这意味着:现有的理论可能需要修正,甚至部分观点要被推翻。

对于这种“超龄星系”现象,科学家们目前有几种主要的推测:

第一种是暗物质在早期宇宙中起到了特殊的推动作用,暗物质是宇宙中看不见的重要组成部分,占总质量的比例很高,有猜测认为早期的暗物质可能是以小团块的形式快速聚集,用强大的引力把周围形成恒星和星系的气体快速拉到一起,让星系能在短时间内快速成型和成长。

第二种可能是我们对宇宙年龄的测算存在偏差,有科学家提出宇宙的实际年龄可能比现在公认的138亿年要久得多,甚至可能达到267亿年,如果是这样,这些看似超龄的星系其实有更长的形成和演化时间,自然就能发展到现在观测到的成熟程度;还有一种说法是光在漫长的传播过程中会出现老化效应,这会让我们对星系距离和形成时间的计算出现误差,误以为它们成型太早。

第三种推测是早期宇宙的造星机制和现在不同,当时的宇宙中氢气、氦气等形成恒星的原料非常密集,而且没有超新星爆发带来的气体吹散效应,引力更容易把气体压缩成恒星,有些远古星系的造星速度可能是现在银河系的100倍;再加上早期小星系之间碰撞融合频繁,能快速积累质量,还会触发剧烈的造星过程,让星系在短时间内就形成大量恒星,变得成熟。

第四种就比较狂野了,但也是我最喜欢的。这就非常大胆的平行宇宙猜想,这个猜想认为,这些超龄星系可能不是我们所在宇宙的天体,而是来自其他平行宇宙的投影,不同平行宇宙的演化规律不一样,那里的星系可能形成和成熟得更快,它们的影像传到我们这里,就成了现有理论无法解释的现象。

可能很多人不理解,美国人花那么多钱,发射这么个玩意,有什么用?

我不得不提醒你三件事:

第一,我们建造不了能模拟星系的超大实验室。所以很多我们想做的实验都做不了。要想观测到一些极端的物理现象,并摸索出他们的规律,我们只能通过天文观测才能实现。

第二,历史上重要的物理理论,比如万有引力理论,相对论,恒星热核理论,都是通过天文观测到的现象,推测出来并获得验证的。也就是说,我们未来如果还想再发现点什么,必须要积极观测星空。

第三,如果你看不到更遥远的星空,你又怎么会萌生去探索他们的梦想呢?人世间充满了蝇营狗苟,只有仰望星空还能让我们觉得,像现在这样苟且偷生,其实还是有意义的。生活不应该只有柴米油盐。

致敬创造韦伯望远镜的人们!

发布于 天津