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66661月前
姆斯维尔布空间望远镜已经找到了一些大爆炸后仅三亿年便形成的星系,其中一些星系显示出只有三足恒星才可能产生的元素比值特征。例如一个名为series1019的星系显示出很强的氢氦气耗,但金属线很弱,这暗示它可能仍在形成第一代恒星。 未来随着维布与即将落成的地面巨型望远镜对这些遥远年轻星系的深入观测,我们或许能在它们仍在形成时捕捉到三足恒星的光。三足恒星还扮演了另一项关键角色,它们很可能触发了在电里高能紫外光,把氢原子的电子波里让原本中性的宇宙重新发光并透明。 若没有这次在电里光仍会被中性气体阻挡,宇宙将被一层宇宙迷雾遮蔽。从这个意义上说第一代恒星不止次于我们,重元素也次于我们视野。用时钟的比喻很贴切,在三足横行之前生命与复杂结构尚未真正开场,宇宙几乎只是一团朝虚无扩展的气体。 这些恒星标志着宇宙从平滑单纯的汤转变为一个充满光、充满复杂性、充满希望的地方。你呼吸的每一口空气、地球上的每一滴水、你骨骼里每一粒钙都来自它们短暂而剧烈的一生。当你在夜里仰望恒星近景构成的图形会让你误以为它们自古如此。 但事实是我们生活在宇宙历史的一个非常具体的阶段,新的恒星诞生已经在放缓,宇宙不再像从前那样星光繁密。天文学家常说我们所处的时代就像宇宙的午后仍然明亮充满生机,但不再像巅峰时那般耀眼。宇宙历史中最盲目、最明亮的时期已经结束,而我们正在见证一种缓慢而稳定的下滑。 数十亿年前宇宙截然不同,大约一百亿年前在被称为宇宙正午的时期恒星形成达到了峰值,那时的星系更致密富含冷气体活动,爆裂巨大的冷清云在引力下迅速塌陷成群结队的点燃。恒星仿佛一波又一波的产生浪潮,一些星系每年能形成上千颗恒星,充斥着年轻炽热的蓝色恒星,它们素生素死以壮观的超新星谢幕。 与内世相比如今的宇宙显得安静激进松弛,即便像仙女座或银河系这样的恒星生产大户如今每年也只形成寥寥几颗恒星。为何放缓?最大的原因是燃料耗尽,大爆炸之后氢气里充满了冷氢和氦,但数十亿年过去其中大半已被消耗大质量。 恒星快速燃尽这些燃料随后爆炸把气体抛向星际空间,间或把它们加热到难以在它缩成心的状态。想象一片曾经茂密的森林经历过一场大火仍有生命,但能烧出大火的易燃材料已经所剩无几。如今星系中残存的气体往往太暖太稀或被困在稳定轨道上,使得新星形成的效率远不如前另一个。原因与暗能量以及宇宙加速膨胀有关。在很久以前星系彼此更近相撞更频繁,而星系碰撞会
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66661月前
正是这种不确定,促使天文学家与物理学家不断发问,持续探索。当我们把望远镜对准太空时,我们不只是看见遥远的地方,也是在回望过去。光以每秒将近30万公里的速度传播。当我们看到一个10亿光年之外的星际时,我们看到的是他在10亿年前发出的光,看到的是当年的他,不是今天的他。 某种意义上,向外眺望,就像再读一本用光写成的历史书。因此我们能看见的宇宙有一个极限,这个距离构成了科学家所说的粒子视界。它像包围我们的一个巨大无形外壳,标记着可观测宇宙的最外边界。但这个壳并不是138亿光年远,它要远得多。 因为空间一直在膨胀,意味着当遥远天体的光朝我们而来时,我们与他们之间的空间也在增长。所以当那束光抵达我们时,发光的星系早已比他发光时远得多。由于这种空间的拉伸,粒子视界在每个方向上约为460亿光年,这让我们得到一个直径大约930亿光年的可见球体。 这个球体之内是我们的可观测宇宙,球体之外或许仍属于真实宇宙,但我们看不见,也许永远都看不见。粒子视界不是存在的极限,它只是可见的极限。在这道边界之内,我们可以研究星系、恒星与气体云,我们可以绘制空间结构,看到物质如何分布。 我们可以回望宇宙早期,甚至瞥见最古老的那束光——宇宙微波背景辐射。这道微弱的辉光来自大爆炸后大约38万年,当时宇宙冷却到足以形成原子,光子得以首次自由传播。那道光自此一路传播,直到今天仍能用专门仪器探测到它。 但在粒子视界之外一切都变得不可见,那里可能有类似的星系、恒星与行星,也可能有完全不同的结构,甚至生命。可只要它们在视界之外就无从得知。更进一步,这个视界还在变化。随着时间推移,来自更遥远区域的光会陆续抵达,可观测宇宙随之增长。 今天看不见的某个星系也许未来会变得可见,但有一个转折,宇宙不仅在膨胀,而且在加速膨胀。这意味着遥远星系被拉开的速度越来越快。事实上其中许多星系如今正以超过光速的退行速度远离我们。注意这是空间膨胀所致,并不违背相对论。
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