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太阳系处于一个气泡里,还是气泡的中心?这是一项有趣的新研究

这个是认证

科学信仰

2022-02-04 10:26

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在大约1400万年以前,一系列的超新星爆发创造出了一个直径约为1000光年的巨大气泡体,而我们的太阳系恰巧就位于这个气泡体的中心。

这听起来是不是很离奇,又很有趣?当我第一次在《自然》杂志上看到这项新研究的时候就产生了这样的感觉,这是一种与我们过往认知并不相同的新研究,它以一种新的方式揭示了宇宙中恒星形成的过程,那么这个气泡到底是怎么一回事呢?既然这个巨大的气泡是由超新星爆发所创造的,那么就让我们从超新星爆发说起。超新星爆发是一种极为剧烈的天体活动,发生在大质量恒星的生命末期,它会在一瞬间释放出无比巨大的能量。


超新星爆发是怎么发生的?

恒星是一种能够发光发亮的天体,而它的光和热全部来自于其内部的氢核聚变,氢元素在高温高压的作用下通过聚变反应形成氦元素,但氢元素终有耗尽的一日,当燃料不足时,氢核聚变会减弱,由聚变产生的向外的辐射扩张压也会随之减弱,于是在核心引力的作用下,内部压力进一步提升,于是氦核聚变被点燃了,从此恒星由氢核聚变阶段转为氦核聚变阶段。然而氦元素也终有耗尽的一日,于是又会重复之前的过程,恒星内部的聚变反应就这样一步一步向更重的元素推进,当聚变反应推进到铁元素的时候,一切都变得不同了。


在铁元素之前,元素的聚变都会释放能量,而铁元素的聚变过程反而会吸收能量,于是因聚变产生的向外的辐射扩张压会彻底消失,于是所有的物质会在中心强大的引力作用下急剧坍缩。

当物质全部冲击到核心的时候会引发迅速且强烈的反弹,于是一瞬之间巨幅的能量被释放了出来,这就是超新星爆发。超新星爆发的能量有多大?如果在发生超新星爆发的恒星周围50光年的范围内存在着宜居行星,那么它的生态环境都将遭到彻底地破坏。超新星爆发除了释放出巨大的能量以外,与此同时还抛洒出了大量的恒星物质,这些物质会跟随爆炸所产生的冲击波向远方飘去。


宇宙是近乎于真空的,但并不是真的真空,宇宙中存在着大量的气体和尘埃,它们以极低的密度分布于宇宙空间之中。

当超新星爆炸所产生的冲击波来袭时,会将宇宙中的气体和尘埃推到一处,于是在冲击波的边缘,物质密度逐渐提升。超新星爆发就好比一个由中心向四周扩散的气泡,而当有一系列的超新星爆发发生时,一个个气泡就会合并在一起形成一个巨大的气泡,而在这个巨型气泡的边缘,物质的密度极高,于是气体和尘埃在引力的作用下开始汇聚,并最终凝结起来,坍缩为一颗新的恒星。以天文学家凯瑟琳·朱克为首的研究团队通过数据可视化技术还原出了这个气泡的模型,在模型中,大量已知的恒星都位于这个气泡的边缘,其中就包含我们所熟悉的心宿二。


不过我们的太阳并不在这个气泡的边缘,而是在这个气泡的中心。

这是一件非常有趣的事情,这使我们找到了一种“自己就是宇宙中心”的感觉。当然,我们清楚地知道自己并不会是宇宙的中心,那么这是不是一个巧合呢?宇宙中并没有这么多的巧合,我们通过数据可视化技术还原了一个气泡模型,结果太阳系就正好位于这个气泡的中心,如果说它是巧合,那发生的概率也太低了。所以只有一种合理的解释,那就是气泡是宇宙中普遍存在的,我们所还原的这个气泡只是宇宙中无数气泡之中的一个。


研究人员将这个气泡称之为“本地泡”,而太阳也并不是从一开始就位于本地泡的中心位置,事实上在很久以前,太阳根本不属于这个气泡。

太阳并不是静止不动的,它正以每秒220公里的速度绕行银河系的中心,相比之下,本地泡的移动速度却是非常缓慢的,从模型上来看,它的移动速度还不足每秒2公里,所以太阳是通过运动而到达本地泡的中心位置的,而未来它与本地泡的相对位置还会发生变化。研究恒星的形成过程是人类了解宇宙的一个关键,通过对本地泡演化的进一步深入研究也许会在未来为我们揭开更多有关宇宙的奥秘。

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