2015 年,由國際射電天文研究中心主導、全球上百位天文學家參與的“星系和質量裝配”項目,公布了一項極其震撼且令人絕望的觀測結果:我們的宇宙正在慢慢死去。
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科學家們利用世界上最強大的七臺空間和地面望遠鏡,在從極紫外線到遠紅外線的21個不同波段上,對極其廣袤的宇宙空間中的 20 萬個星系進行了極其精確的能量測繪。
結論是極其致命的:與 20 億年前相比,今天宇宙所產生的能量總和已經精確地下降了一半,并且這種衰減正在全波段內持續發生,首席研究員西蒙·德賴弗用了一個極其形象且悲涼的比喻:“宇宙就像一個在沙發上慢慢躺下的老人,蓋上毯子,準備陷入永恒的長眠。”
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更殘酷的真相是,在極度遙遠的未來,不僅現有的星系會逐漸暗淡,整個宇宙中再也不會有新的、類似于我們銀河系這樣充滿生機的巨大螺旋星系誕生了。
我們總以為自己生活在宇宙最輝煌的時代,但事實上,我們是一群“遲到”的看客。
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在宇宙學中,衡量宇宙生機活力的一個絕對核心指標是“恒星形成率”,天文學家通過觀測遙遠宇宙的紅移,極其精準地還原了宇宙誕生至今 138 億年的恒星形成歷史。
數據表明,宇宙并不是勻速生產恒星的,大約在宇宙大爆炸之后的 30 億到 40 億年,整個宇宙陷入了一場極其狂熱、極其暴力的“造星運動”,天文學家將這個時期稱為“宇宙正午”。
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在那段宇宙的黃金歲月里,星際空間中彌漫著極其濃厚、冰冷的氫分子云,星系之間的距離比現在近得多,極其頻繁的引力碰撞和星系合并,像揉面團一樣瘋狂地擠壓著這些冷氣體,觸發了全宇宙規模的“星暴”。
那是宇宙最明亮、最喧囂的時刻,巨大的藍色恒星如同極其絢麗的煙花,在每一個新生的星系中成群結隊地炸裂。
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但是,巔峰即意味著衰落的開始。
從“宇宙正午”的巔峰期過后,大約在距今 100 億年前,宇宙的恒星形成率就開始了不可逆轉的斷崖式暴跌,今天宇宙生成新恒星的速度,僅僅只有鼎盛時期的 3% 左右,我們今天看到的銀河系,不過是那場極其宏大的宇宙狂歡過后,留下的幾點極其微弱的余燼。
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為什么宇宙不再瘋狂制造星系和恒星了?
因為造星的“燃料”快被燒光了,而且現存的燃料再也無法被點燃。
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恒星的誕生,需要極其苛刻的物理條件。它不是隨便一團熱氣就能坍縮而成的,它需要極其冰冷且極其高密度的分子云,只有當氣體的溫度極低時,氣體內部的熱膨脹壓力才能小到被自身的微弱引力所克服,從而引發極其劇烈的引力坍縮,最終在核心點燃核聚變。
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過去 100 億年里,成千上萬億顆恒星的誕生消耗了極其巨量的冷氣體,而那些極其巨大的恒星在死亡時爆發出的超新星,會將極其恐怖的能量注入星際介質中,這雖然把重元素拋射到了宇宙中,但也把周圍極其廣闊區域的冷氫氣加熱到了幾百萬度,被加熱的氣體如同膨脹的熱氣球,再也無法坍縮形成新的恒星。
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在絕大多數龐大星系的中心,都潛伏著一個質量達到太陽幾百萬甚至幾十億倍的超大質量黑洞,當星系內部有大量冷氣體落向黑洞時,黑洞的吸積盤會爆發出極其耀眼的輻射,甚至噴射出以極接近光速運動的相對論性噴流。這就是所謂的“活動星系核”。
它噴射出的極其恐怖的能量風暴,會像一臺超級星系吹風機,直接將星系盤面上殘存的冷氣體無情地吹出星系暈,徹底剝奪星系繼續制造恒星的能力。
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要制造一個像銀河系一樣擁有上千億顆恒星、極其龐大且結構極其復雜的巨大螺旋星系,需要極其漫長的時間和極其大量的“建筑材料”,在宇宙演化的標準模型中,星系是自下而上形成的:先是極其微小的暗物質暈和氣體云聚集形成矮星系,然后這些小星系在引力的牽引下,不斷地相互碰撞、吞噬、合并,最終像滾雪球一樣長成巨大的銀河系。
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這意味著,星系的誕生和成長,極度依賴于宇宙中物質的“互相靠近”。
但暗能量正在極其瘋狂地破壞這個基礎,暗能量是一種充斥著整個空間、具有負壓強的極其神秘的能量,它正在極其狂暴地導致宇宙的膨脹加速。
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隨著宇宙的不斷加速膨脹,星系和星系群之間的空間被極度拉伸,它們正在以極其恐怖的速度互相遠離。目前,除了像“本星系群”這樣,已經被引力極其牢固地死死綁在一起的局部小團體之外,宇宙中極其宏大的“宇宙網”結構正在被暗能量無情地撕裂。
在極其遙遠的未來,相隔較遠的星云和矮星系,其相互之間的萬有引力將再也無法抵抗暗能量帶來的空間加速膨脹,它們永遠失去了相遇、碰撞、融合成一個巨大螺旋星系的機會。
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既然再也不會有新的銀河系誕生,那么宇宙中現存的這些星系,它們的終極命運是什么?
天文學家在給宇宙中的星系進行人口普查時,發現星系在顏色上存在極其明顯的分野:
一種是“藍云星系:這類星系主要是像銀河系一樣的螺旋星系,因為內部富含極其短命、溫度極其高、散發著極其耀眼藍光的年輕大質量恒星,所以整體呈現藍色。這代表著生機與活力。
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另一種是“紅序”星系:這類星系通常是極其龐大的橢圓星系,它們內部的冷氣體早已枯竭,再也無法誕生新星。只剩下那些壽命極其漫長、表面溫度較低、散發著紅光的黯淡老恒星,這代表著衰老與死亡。
在過去的一百億年里,宇宙的整體顏色正在發生極其緩慢但絕對不可逆轉的演變,從明亮的藍色,逐漸沉淪為暗淡的暗紅色,科學家甚至專門計算過目前宇宙的平均顏色,并將其命名為一種略帶蒼白的“宇宙拿鐵”色,而這杯拿鐵,正在極其緩慢地變冷、變暗。
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我們的銀河系,目前正處于極其尷尬的“綠谷”過渡期。
雖然銀河系目前每年還能勉強產生大約 1 到 2 個太陽質量的新恒星,但這極其微薄的產量與過去的星暴時代相比,如同風中殘燭,銀河系內部的冷氣體儲備正在見底,大約在 40 億年到 50 億年之后,銀河系將迎來它生命中極其壯烈、也是最后的一場狂歡,它將與鄰近質量更大的仙女座星系發生極其極其慘烈的正面碰撞。
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這場被極其恐怖的引力主導的宇宙級車禍,將瞬間擠壓兩大星系中殘存的所有冷分子云,引發一場全星系級別的末日星暴,天空中將同時亮起無數極其耀眼的超新星。但這場狂歡是極其短命的,它將徹底耗盡兩個星系中最后的一絲造星燃料,并將極其巨量的氣體徹底噴射進星系際的荒蕪真空中。
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當碰撞的塵埃落定,曾經擁有極其美麗且充滿生機的旋臂的銀河系和仙女座星系,將不復存在。它們將合并成一個極其龐大、毫無特征、極其死寂的巨型橢圓星系:“銀河仙女星系”。
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在這個新誕生的宇宙巨獸體內,將再也不會有一絲冷氣體,再也不會有一顆新恒星誕生。所有的恒星只能在極其幽暗的深淵中,排著隊等待數十億年后屬于自己的熄滅倒計時。
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