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插图 苏盼盼 |
我们的宇宙诞生于约138亿年前的一场宇宙大爆炸,经过数十亿年的演化,才有了太阳系、地球和地球生命,而研究星系的形成和演化是天体物理学中的前沿领域。
银河系为什么有四个主要旋臂?为什么星系内部都是由一团又一团的恒星构成的?为什么恒星不是平均分布在宇宙之中?科学家们正在用现代宇宙学的大爆炸理论研究这些问题,也就是星系演化的问题。
宇宙的起点是一个非常小的点,它之后会像一个超级气球一样急速膨胀,并以一种不可思议的速度冷却下来。在诞生之初,宇宙的温度高达1亿亿亿度,人类目前所知的任何物质都无法在这个温度下保持原来的模样。
之后,又过去将近3亿年,宇宙里的氢元素和氦元素,就像一个纸杯里的面粉加了水一样,靠着万有引力缓慢地相互“黏合”起来,这些“面粉”逐渐聚合在一起变成稀薄的气体云,并在内部密度稍大的地方慢慢聚集,变成一个个“面团”,在面团的中心凝聚出球体。随着“面粉”越来越多,球体越来越大,内部的压力和温度逐渐升高,当内部温度超过千万度的某个时刻,核聚变就开始了,宇宙里第一颗恒星就此诞生。
随着时间的推移,恒星一颗一颗冒出来。这些比较大的“面团”,在宇宙里暗能量是让空间膨胀的能量。这里揣测是说“可能存在的暗物质和所有普通物质共同的引力帮助下”和万有引力的帮助下,逐渐靠近,相互缠绕运行,增加到一定规模后,宇宙中第一个恒星系便出现了。这时候宇宙的时间已经过去了15亿年。
此后,这些“面团”进行核聚变的燃料用完后,一部分变成超新星,把自己面团里的物质再次抛洒出来,变成下一代恒星的原料,又是一个轮回。星系也是如此,逐渐聚合、分散再聚合,再分散。时间过去136亿年,就有了太阳和地球生命。
星系演化是天体物理学家重点研究的一个领域,回望过去,观察当下,预测未来,就有可能窥见宇宙最深处、最初的秘密。