有哪些關於宇宙的緊迫問題至今仍困擾著天文學家？

銀河系這樣的星系是如何以不可持續的速度形成新恆星的，這是令天文學家感到困惑的諸多謎團之一。(美國航天局/噴氣推進實驗室)

1.什麼是費米氣泡？

不，這不是一種罕見的消化系統疾病。這些氣泡是巨大而神祕的結構，從銀河系中心發出，在銀河系平面上下延伸約2萬光年。這種奇怪的現象在2010年首次被發現，它是由肉眼看不見的高能伽馬射線和x射線輻射組成的。科學家們推測，伽馬射線可能是被銀河系中心的大黑洞吞噬的恆星發出的衝擊波。

2.矩形星系

“看，抬頭看天空!”這是一個……矩形?早些時候，天文學家在大約7000萬光年之外發現了一個天體，其外觀在可觀測宇宙中是獨一無二的:LEDA 074886星系的形狀或多或少有點像一個矩形。雖然大多數星系的形狀都像圓盤、三維橢圓或不規則的液滴，但這個星系似乎有一個規則的矩形或菱形外觀，有人推測這種形狀是由兩個螺旋狀星系的碰撞造成的，但目前真實情況並不明確。

3.月球的磁場

月球最大的謎團之一——為什麼只有部分地殼可能有磁場——這已經讓天文學家著迷了幾十年，甚至激發了在小說和電影《2001太空漫遊》中神祕的“巨石”的靈感。但一些科學家最終認為他們可能有一個解釋：研究人員利用計算機模型分析了月球的地殼，他們認為，月球的磁場可能是45億年前一顆直徑120英里的小行星撞擊月球南極時留下的遺蹟，那次撞擊使磁性物質四處散落。不過，也有人認為，磁場可能與其他更小、離現在更近的撞擊有關。

4.為什麼脈衝星會發出脈衝？

脈衝星是距我們很遙遠的、快速旋轉的中子星，它們每隔一定的時間發射一束電磁輻射，就像燈塔旋轉的光束掃過海岸線一樣。儘管1967年就發現了第一顆脈衝星，但幾十年來，科學家們一直在努力弄清楚是什麼導致恆星發出脈衝訊號，以及是什麼導致脈衝星偶爾中斷髮射脈衝訊號。不過在2008年，當一顆脈衝星突然關閉脈衝580天時，科學家的觀測結果使他們能夠確定“開啟”和“關閉”週期在某種程度上與減緩恆星自轉的磁流有關。天文學家仍在努力探究為什麼這些磁流一開始會有波動。

5.什麼是暗物質?

圖解：黝黑的網路狀存在是暗物質，懸掛在網路的橙色區域是物質，而整個空間暗能量無處不在，圖源：universetoday

天體物理學家目前正試圖觀察暗能量的影響，暗能量佔宇宙的70%。但它並不是宇宙中唯一的黑暗物質:它大約有25%是由一種完全獨立的被稱為暗物質的東西組成，它對望遠鏡和人眼完全不可見，既不發射也不吸收可見光(或任何形式的電磁輻射)，但它的引力效應在星系團和單個恆星的運動中非常明顯。儘管暗物質已被證明是極難研究的，但許多科學家推測，它可能是由亞原子粒子組成的，而這些亞原子粒子與我們周圍物質的構成從根本上是不同的。

如圖所示，新發現的伽馬射線氣泡從一端到另一端延伸了5萬光年，大約是銀河系直徑的一半。(美國宇航局戈達德太空飛行中心)

6.星系迴圈

圖解：星系的顏色和形狀在很大程度上是由環繞它的擴充套件光暈中的氣體流動控制的。所有關於星系形成的現代模擬都發現，如果不對複雜的吸積和“反饋”過程進行建模，就無法解釋星系的觀測屬性。星系通過吸積和“反饋”過程獲得氣體，然後在恆星的化學處理後將氣體排出。哈勃的光譜觀測表明，像我們銀河系這樣的星系會回收氣體，而經歷了快速星爆活動的星系會失去氣體進入星系間空間，變成“紅色和死亡”。(來源:美國國家航空航天局;ESA,太空望遠鏡科學研究所)

天文學家們已經注意到，星系形成新恆星的速度似乎比它們內部實際存在的物質消耗還要快。例如，銀河系似乎每年都會將相當於一個太陽的塵埃和氣體轉化成新的恆星，但它沒有足夠的富餘物質來長期維持這種狀態。一項對遙遠星系的新研究可能會給出答案:天文學家注意到星系噴出的氣體會流回星系中心，如果星系迴圈這些氣體來產生新的恆星，那麼這可能是解決丟失的原材料之謎的一部分原因。

7. 鋰元素在哪裡?

大爆炸的模型表明鋰元素在整個宇宙中應該是很豐富的，在這種情況下，這個謎團的結果顯而易見:事實並非如此。通過對與大爆炸產生的物質最相似的古代恆星的觀察，發現鋰的含量比理論模型預測的要低兩到三倍。新的研究表明，在我們的望遠鏡觀測不到的地方，其中一些鋰可能混入了恆星的中心，而理論學家則認為，軸子(亞原子粒子)可能吸收了質子，並減少了大爆炸後產生鋰的數量。

外太空有人嗎？

1961年，天體物理學家弗蘭克·德雷克（Frank Drake）設計了一個極具爭議的方程式：將有關外星生命概率的一系列術語（宇宙中恆星形成的速率、有行星的恆星所佔的比例、有適合生命的條件的行星所佔的比例等等）相乘。他推測，其他行星上存在智慧生命的可能性極大。有一個問題：儘管有羅斯威爾的陰謀論者，我們至今還沒有收到任何外星人的訊息。然而，發現的遙遠行星在理論上可能蘊藏著生命，這使我們又懷有了希望，如果我們繼續尋找的話可能會探測到外星人。

9. 宇宙將如何終結?

我們現在相信宇宙始於大爆炸，但它將如何結束呢?根據一系列的因素，理論家們得出結論，宇宙的命運可能是幾種截然不同的形式之一。如果暗能量的總量不足以抵抗引力的壓縮，整個宇宙就會坍縮成一個奇點——一個大爆炸的映象，被稱為大擠壓。不過，發現表明，大擠壓不如冷寂更有可能發生。在冷寂中，暗能量迫使宇宙緩慢、逐漸地膨脹，剩下的只有燒燬的恆星和死亡的行星，它們在略高於絕對零度的溫度下徘徊。如果有足夠的暗能量來壓倒所有其他的力，大撕裂的場景就會發生，所有的星系、恆星甚至原子都會被撕裂。

10. 多元宇宙論

理論物理學家推測，我們的宇宙可能不是唯一的宇宙。這個想法是：我們的宇宙存在於一個氣泡中，多個不同的宇宙包含在它們自己獨特的氣泡中。在這些其他的宇宙中，物理常數——甚至物理定律——可能有很大的不同。儘管該理論與科幻小說相似，但天文學家現在正在尋找物理證據:大爆炸遺留下來的宇宙背景輻射中的圓盤形圖案，它可能表明我們的宇宙在與其他宇宙碰撞。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. 秦正冰-SmithsonianMag