地球所在的太陽系半徑,大概是2個光年的距離。人類有探測器飛出過太陽系嗎?目前沒有,最遠的探測器旅行者一號,也只是到達了太陽系的邊緣。
太陽系:以太陽為中心,受太陽引力約束在一起的天體系統
既然探測器沒有飛出太陽系,人類又是如何觀測到系外的景象的?有哪些做出突出貢獻的探測器?它們是何時發射的?有何意義?探測器拍攝到的64億公里外的太空,究竟是個什麼景象?真有可能改寫宇宙論嗎?
A1689-zD1是已知距離最遙遠和最古老的星系之一
人類觀測宇宙是借助了科技才實現的,如果僅僅用肉眼觀測,天氣不好的時候連云層都穿不過。所以雖然探測器沒有穿過太陽系,但天文望遠鏡能夠觀測到系外景象。
400多年前的伽利略第一次把望遠鏡指向星空
當然,說到人類對太空的研究和探測,就必須要從上世紀美蘇兩國的「競賽」說起。美蘇兩國為了顯示自己的實力,在各個方面都展開了競爭,太空計劃也是比賽的一個方面。不過有壓力才有動力,美蘇兩國也確實在那段時間,開啟了人類探索太空的新局面。
月球2號
1959年,蘇聯發射了月球2號探測器,在月球表面完成硬著陸,是地球第一位到達月球表面的「使者」,但它的無線電通信裝置在撞擊月球后停止工作。
緊接著,蘇聯又發射了月球3號,這次該探測器為人類拍攝了第一張月球背面的照片。美國緊隨其后,發射了水星號系列探測器……雖然競賽以蘇聯解體告終,但那些被發射的探測器卻是實打實地存在著,并且為人類傳回了許多有價值的信息。
水星號飛船美國第一個載人飛船系列
探測器的出現,使得人們不必在地面上遙望宇宙的天體,而是能夠通過探測器,近距離的拍攝觀測對象,甚至利用它們搜集星球上的一些樣本,帶回地面研究。
在美蘇兩國帶頭之后,越來越多的國家也開始了對太空的探索,雖然各國的 科技水平有所差距,但這并不影響大家的熱情。畢竟人類對太空的向往都是差不多的,一般來說,如果有探測器發現了十分令人驚奇的景象,也都是會向全世界公布的。
創世之柱(巨蛇座天鷹星云)
隨著人們對宇宙的不斷探索,科學家們決定發射新的探測器,去觀測宇宙中的天體。比如「新視野號」探測器,就是人們為了探索冥王星的細節而發射的。
「新視野號」探測器發射于2006年,它的發射速度是58500公里/小時,是發射速度最快的一顆衛星。
新視野」號探測器是2006年1月升空的太空探測器
新視野號沒有忘記它的任務,經過9年的飛行,它終于在2015年到達了冥王星附近,拍下了冥王星的近距離照片,向地面傳回了這顆神秘星球的詳細數據。
不過,新視野號并沒有止步于此,它繼續向太空深處飛行,目前已經與地球相距有64億公里。在這里,它所拍攝到的外太空景象,讓所有的科學家都大吃一驚。
新視野號帶您了解一個全新的冥王星
由于距離實在太遠,所以新視野號探測器所搜集到的數據,通常要花費6個小時才能傳回地面,有一定的延遲性。畢竟它每次都會拍攝許多圖片,那些數量巨大的資料,通常要花費數年的時間才能完全傳到地面。
新視野號拍攝的外太空景象,照片中有許多閃爍光芒的點,這使得外太空看起來還比較明亮。但在這之前,人們一直以為外太空是一片黑暗,沒有任何光源存在。
新視野號傳回的照片
這張照片無疑推翻了人們之前的想象,而那些閃光點究竟是什麼,科學家剛開始也不太能回答得出來。隨著新視野號傳回的照片越來越多,科學家們也開始分析光芒的來源。
一些人認為這可能是因為,在新視野號探測器的遠處有一些星云環繞,所以探測器在拍攝照片的時候便出現了閃光點。當然也有人認為這與黑洞有關,畢竟宇宙中存在有不少的黑洞,而黑洞的周圍又會散發強烈的光芒。
黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體
可是拍攝到的照片顯示,在拍攝的區域內,光芒點分布還算是比較密集,如果是黑洞的話,應該不會有這麼高的密度才對。畢竟它們的吸收力那是一絕,大黑洞也會將小黑洞給吸收掉,所以黑洞之間應該會相隔較遠。
那麼照片中的光亮最可能的產生方式,就是暗物質的活動了。
宇宙中的暗物質猜想圖
暗物質被認為是宇宙的主要組成物質,占據宇宙總物質質量的85%,它們看不見也摸不著,不屬于任何一種構成天體的已知物質。
科學家認為新視野號拍攝到的亮光,就是暗物質的活動發出的,它們雖然看不見摸不著,但卻能釋放出巨大的能量。科學家們之所以認為宇宙中有 暗物質存在,是因為發現了奇怪的地方。
宇宙的組成成分
其實19世紀時,龐加萊就提出過宇宙中可能存在一種神秘的「黑體」,但因為只是一種猜測所以并未引起注意。後來天文學家卡普坦通過星體系統的運動推斷出,宇宙中的星體周圍可能存在許多不可見的物質。
1933年,天體物理學家茲威基利用紅移和位力定理,發現星系的速度彌散度太高,靠可見星系的質量和引力是無法達到這一速度。
宇宙暗物質構想圖
所以他認為此星系團中一定有大量不可見的 暗物質,後來史密斯科學家對室女座星系團的觀測,也驗證了這一結論。這一點在愛因斯坦的相對論中,同樣有所體現。
雖然暗物質看不見摸不著,但人們已經有了驗證它確實存在的方法。
茲威基發現星系團的觀測質量是計算質量的500多倍
星系團中的氣體能發射X-射線,但科學家可以通過星系團中的溫度,推測其內部的質量分布,由此判定是否有大量不可見的暗物質。
科學家通過星系團的觀測驗證,發現了大量暗物質的存在證據,彌補了人類對于宇宙組成物質的不足。但如果照片中的那些光亮,真是確實存在的現象,很可能會對曾經的宇宙論有所威脅。
天文學家認為一些星系的中心位置是暗物質最為密集的地方
被主流學界認同的宇宙論其實是大爆炸理論,該理論認為宇宙最初只是一個奇點,特點就是體積無限小而密度無限大。它在某一天發生了爆炸并逐漸膨脹擴大,內部的物質分散又聚合,形成了星系和云團,以及數不盡的天體。
在奇點爆炸的那一刻,時間和空間也隨之出現了,那時候的極熱狀態持續了很久,後來在不斷的膨脹中,宇宙間的溫度也逐漸冷卻了下來。直到現在太空中的環境,大部分都接近于絕對零度的溫度。
宇宙大爆炸概念圖
根據大爆炸理論的推測,宇宙直到現在也還在繼續膨脹著,它也許根本就沒有邊界。而所謂的外太空,也應該跟科學家最初認為的那樣, 沒有任何光亮、漆黑一片。但新視野號傳回的照片打破了這一推測,那些閃爍的光亮將外太空照射得較為清楚。
這是否會改寫宇宙論呢?如今許多關于宇宙的推測,都是從大爆炸理論的基礎上出發的,好像一旦這一理論被推翻,科學界就會進行一輪大的思想洗禮。但外太空存在光亮物質這一發現,其實并不能夠推翻宇宙大爆炸理論,說到底這只是一張照片,只是一個單獨的現象,還不足以支撐形成或者推翻某一個理論。
宇宙起源的另一個說法:宇宙恒穩態理論
況且宇宙大爆炸理論也不是關于宇宙形成的唯一說法,它本身也有許多還未得到解釋的方面。所以即使它被改寫,也不會使人們關于宇宙的理論全部崩塌。