科学家首次测量宇宙全部星光,结论令人不安

4×1084,这个巨大的数字实际上是宇宙历史中所有恒星发出的光子的总数。4×1084是个什么样的概念?如果我们的太阳(只剩下几十亿年的寿命)能够继续燃烧1032年,那么它所能释放出的光子总数大约是这个数字。

科学家是如何得知这个数字的?

我们知道,自大爆炸以来,宇宙已经持续不断地膨胀了138亿年。从任何方向看,我们视野所及的最远距离为461亿光年,在这个范围内有大约2万亿个星系。每个星系平均包含了数千亿颗恒星,每颗恒星大约由1057个原子组成。

大部分恒星诞生于分子云,新形成的恒星所辐射出的星光会穿梭在宇宙之中,与它们遇到的所有原子相互作用。而最有趣的是,星光有可能与能量最高的光子——伽马射线相互作用,从而产生新的粒子:电子-正电子对(正电子是电子的反粒子)。这对那些运用太空伽马射线望远镜进行研究的科学家来说尤为有趣。

左边显示的是纯能量(黄色波浪线)可以产生物质-反物质对,右边显示的过程则完全相反——物质-反物质会湮灭变成纯能量。(图片来源:DMITRI POGOSYAN / UNIVERSITY OF ALBERTA)

左边显示的是纯能量(黄色波浪线)可以产生物质-反物质对,右边显示的过程则完全相反——物质-反物质会湮灭变成纯能量。(图片来源:DMITRI POGOSYAN / UNIVERSITY OF ALBERTA)

在宇宙中,一些星系中央拥有活跃的超大质量黑洞,它们是非常好的极高能粒子(包括伽马射线)发射体。超大质量黑洞的周围会形成一个由气体、尘埃等组成的吸积盘。当盘中的物质落入黑洞时,引力能会转化为光,使这些星系的中心非常明亮。在某些情况下,落入的带电粒子会被磁场加速,形成以接近光速运动的相对论性喷流(如下图)。当一个星系产生的喷流正好指向地球时,它最明亮,因此也被称为耀变体。

来源:环球科学
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