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宇宙中产生的所有光总量究竟是多少?科学家说:这是一个天文数字

你在夜空中看到的几乎每一个光点都是一颗恒星,是一个巨大的、炙热的太阳,它将原子撞击在一起,产生了许多光年以外的电磁能量。如果我们想更多地了解是什么让这些恒星形成,闪耀和死亡,我们需要从测量它们开始。最近,克莱姆森大学的科学家进行了一项特别令人敬畏的测量:这是一个非常非常大的数字,他们测算出了宇宙中曾经产生了多少星光。

当你在耀类星体许愿时

科学家认为,第一批恒星形成时,我们的宇宙只有几亿岁。今天,这个宇宙大约有137亿年的历史,而当时屈指可数的几颗恒星的数量已经达到了万亿。但科学家们知道,那些恒星不仅仅是在时间的长河中形成的。相反,恒星形成的速度已经改变了我们宇宙的历史。通过精确测量宇宙中的光,这些研究人员意在更多地了解这些变化发生的时间和方式。

为此,他们使用了美国宇航局的费米太空望远镜。费米望远镜不是像花园式后院望远镜一样观测可见光,而是用来测量人眼看不见的伽马射线。但是它有一个重要的作用:伽玛射线是电磁光谱上能量最大的一种光。

因此,最丰富的伽马射线来源也非常的强大:星系中心的超大质量黑洞。随着这些旋转的宇宙厨房排水管将物质拉入其引力,这种物质会升温并且发光。有时候,这些黑洞最终会从每一端发射出令人难以置信的明亮的伽马射线,如果一数射线指向我们的方向,那就是科学家称之为耀类星体的东西。

就在我们彼此交谈的时候,有数百束这样的银河死亡射线直接射向地球-而费米望远镜已经准备好捕捉它们。具体来说,费米望远镜一直在观察伽马射线与另一种被称为河外背景光(EBL)的弱得多的光之间的相互作用。这是一种古老的宇宙雾,由宇宙中的第一颗恒星发出的光形成的,并且自那以后不断吸收来自新恒星和宇宙历史上其他光源的光子或光粒子。即使在这些光源消失殆尽,它们的光子仍然像一艘幽灵船一样在太空中穿梭,可是船上的船员早已死去。学习这些光子形成的地点和时间,为我们提供了有关宇宙中恒星形成历史的无价信息。

当伽马射线遇到EBL的雾霭时,它们的高能光子会碎裂成电子对和正电子对,在费米可以测量的指示位移中略微调暗伽玛射线。这些测量数据可以让科学家跟踪雾的成分变化,从而帮助他们估计宇宙特定历史时期产生的光量。

48亿瓶啤酒在墙壁上

科学家对天空中的所有739个耀星体进行了这项分析。“通过使用离我们不同距离的耀星体,我们测量了不同时期的星光总量,”克莱姆森大学物理与天文系博士后、该研究的合作者瓦伊迪-帕里亚在一份声明中说到。“我们测量了每个时代的总星光——10亿年前,20亿年前,60亿年前,等等——一直回到恒星最初形成的时候。这使我们比以前更有效地重建EBL并确定宇宙的恒星形成历史。

“那么他们发现了什么?在宇宙的历史上,发射的光子数为4乘以10的84次方,这是一个有84个零的4。

由于这是一个难以置信大数字,这里有一些其他数字可供比较。我们的太阳每年发射大约3乘以10的52次方个光子,一个60瓦的灯泡每秒发射2乘以10的20次方个光子。

尽管如此,夜空如此黑暗似乎并不奇怪?事实上,这触及了一个曾经在19世纪困扰许多科学家的难题。这个想法被称为奥尔伯斯的悖论,它说在一个拥有无数恒星的无限宇宙中,每一丁点儿的空间都应该由某个地方的恒星所填补——然而夜空并没有闪耀着光芒!

从那以后,我们已经找到了原因。一个是显而易见的:宇宙不是无限的,恒星的数量也不是不可数的。第二个原因是我们的宇宙如此的古老而庞大,并且以如此高的速度膨胀,以至于来自许多恒星发出的可见光还没有机会到达我们这里。而其中一些永远不会到达:随着最远的星系越来越快地远离我们,它们的光线会转移到光谱的红色端,并最终变成红外波长,这是我们用肉眼无法看到的。光子,光子无处不在,但是只有一些可以看得见。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. curiosity- Ashley Hamer

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转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

翻译:天文志愿文章组-电梯战神丁青

审核:天文志愿文章组-

排版:零度星系

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://curiosity.com/topics/scientists-measured-all-the-light-ever-produced-in-the-universe-curiosity/

本文由天文志愿文章组-电梯战神丁青翻译自curiosity的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

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