八大天文之謎-新知探索

近日，美國《科學(xué)》雜志評選出八大天文之謎。
　　
　　暗能量是什么
　　
　　20世紀20年代，天文學(xué)家愛德文·哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙并非靜止不動，而是不斷膨脹的。1998年，哈勃太空望遠鏡對遙遠的超新星進行研究，發(fā)現(xiàn)宇宙在很久以前的膨脹速度低于現(xiàn)在。對宇宙加速膨脹現(xiàn)象進行解釋，促使科學(xué)家提出暗能量理論。
　　
　　科學(xué)家認為暗能量在宇宙中的比重近73%，并且難以捉摸，科學(xué)家一直未能直接觀測到它的存在。科學(xué)作家阿德里安·喬表示：“暗能量可能永遠不會暴露其本來面目。不過，科學(xué)家仍比較樂觀，認為通過研究能夠揭示暗能量的起源。”
　　
　　暗物質(zhì)是什么
　　
　　20世紀六七十年代，華盛頓卡內(nèi)基研究所的天文學(xué)家沃拉·魯賓，對星系內(nèi)不同位置的恒星速度進行了研究，發(fā)現(xiàn)處于星系中央的恒星速度幾乎與外側(cè)恒星的速度沒有任何差異。這一發(fā)現(xiàn)似乎有悖于基本的牛頓物理學(xué)定律。按照牛頓的物理學(xué)定律，星系外側(cè)的恒星速度應(yīng)該更慢。
　　
　　天文學(xué)家用一種看不見的質(zhì)量解釋這一現(xiàn)象，也就是暗物質(zhì)。研究人員根據(jù)其對正常物質(zhì)產(chǎn)生的引力，推斷暗物質(zhì)的存在。
　　
　　阿德里安表示：“科學(xué)家仍不知道暗物質(zhì)是什么。幾年內(nèi)，物理學(xué)家有可能探測到暗物質(zhì)粒子。”
　　
　　消失的重子哪兒去了
　　
　　暗能量和暗物質(zhì)構(gòu)成了大約95%的宇宙，正常物質(zhì)僅構(gòu)成余下的5%。然而在正常物質(zhì)中，也有超過一半消失了蹤影，它們的去向成為不解之謎。所謂的重子物質(zhì)構(gòu)成了質(zhì)子和電子等粒子，這兩種粒子在宇宙可見物質(zhì)中占相當大的比重。
　　
　　據(jù)天體物理學(xué)家推測，消失的重子物質(zhì)可能存在于星系之間，被稱為“溫?zé)嵝窍惦H介質(zhì)”。尋找消失的重子仍舊是天文學(xué)家首先要揭開的謎團之一，因為對它們進行觀測，有助于科學(xué)家了解宇宙和星系的結(jié)構(gòu)如何隨時間推移發(fā)生變化。
　　
　　恒星如何發(fā)生爆炸
　　
　　當大質(zhì)量恒星耗盡燃料并走向死亡時便會發(fā)生大爆炸，也就是形成超新星。超新星爆炸的亮度可在短時間內(nèi)超過整個星系。巴塔查爾吉表示：“最近幾年在超級計算機領(lǐng)域取得的進步，允許天文學(xué)家對恒星的內(nèi)部狀況進行模擬，以便進一步了解恒星爆炸的機制。不過，很多細節(jié)仍是一個未知數(shù)，例如爆炸如何發(fā)生，又與哪些內(nèi)部因素有關(guān)。”
　　
　　宇宙射線來自何處
　　
　　宇宙射線的來源一直困擾著天文學(xué)家，他們用了一個世紀的時間研究這些高能粒子的來源。宇宙射線是帶電亞原子粒子，主要包括質(zhì)子、電子以及基本元素的帶電核。在從銀河系其他地區(qū)進入太陽系后，宇宙射線的移動路線會因太陽和地球磁場的影響發(fā)生彎曲。
　　
　　《科學(xué)》雜志的丹尼爾·克萊里表示：“在對宇宙射線進行了長達一個世紀的研究之后，來自宇宙的絕大多數(shù)能量仍非常神秘莫測，科學(xué)家仍需進行多年的研究，才有可能揭開它們的神秘面紗。”
　　
　　宇宙如何再離子化
　　
　　大爆炸理論是被普遍接受的宇宙起源和演化理論。科學(xué)家埃德溫·卡特里德奇表示：“在大爆炸后大約40萬年，質(zhì)子和電子平靜下來，相互吸引，最后進入中性氫原子。突然間，此前散射電子的質(zhì)子在宇宙中自由穿行。”
　　
　　幾億年后，電子被原子剝離。卡特里德奇說：“宇宙的膨脹讓質(zhì)子和電子處于分散狀態(tài)，新的能量源讓它們再次結(jié)合在一起。‘粒子湯’同樣被沖淡，絕大多數(shù)質(zhì)子能夠在不受到阻礙的情況下移動。因此，宇宙內(nèi)的絕大多數(shù)物質(zhì)變成可以傳輸光線的離子化等離子體，一直存在至今。”
　　
　　日冕為何擁有驚人溫度
　　
　　太陽的超熱外層大氣層被稱為日冕，溫度在50萬℃～600萬℃之間。克爾表示：“研究太陽的物理學(xué)家，一直無法理解太陽如何為日冕補充熱量。”
　　
　　天文學(xué)家認為，日冕的熱量與可見日表下方的能量有關(guān)，能量在太陽磁場內(nèi)處理。克爾說：“對于磁場如何輸送能量，科學(xué)家正在進行激烈討論，能量在抵達日冕后如何積聚，更是一個讓人感到困惑的謎團。”
　　
　　太陽系為何如此怪異
　　
　　我們所在的太陽系擁有一系列特征：處在最內(nèi)側(cè)的四顆行星均擁有多巖外殼和金屬核心，外側(cè)的4顆行星彼此相差甚多，每一顆都有其特征。科學(xué)家一直對行星形成過程進行研究，希望了解太陽系如何形成。
　　
　　《科學(xué)》雜志特約撰稿人理查德·克爾指出：“對環(huán)繞其他恒星的行星進行觀測能夠給我們帶來幫助。隨著發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量越來越多，并對其進行研究，科學(xué)家能夠進一步了解行星的多樣性。”