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谁是宇宙中最奇葩的天体?

2017年10月,一个黄瓜状的奇怪天体在我们的太阳系中疾驰而过,这一发现让我们的想象力纵情驰骋:它是一颗小行星?一颗彗星?或是一艘被派到这里来执行侦察任务的外星飞船?天文学家目前还很难给出确凿的答案。但除了它以外,宇宙中还有许多天体令天文学家困惑不已。

红矩形星云:这个星云特殊的几何形状使它成为一个太空奇葩。

在太空中,星际气体可以构成各种千奇百怪的星云,但有一个星云的形状吸引了众多天文学家的目光。这个星云就是红矩形星云,位于麒麟座附近,距离我们大约有2300光年。红矩形星云是红色,形状又是矩形,因此得到这个名字。

那么这个星云的奇特形状是如何产生的呢?天文学家认为,这个星云的中心有两颗垂死的恒星,彼此围绕构成一个双星系统。双星系统被一个巨大的尘埃盘所围绕,这两颗垂死的恒星会不断地向周围喷发气体,撞击到尘埃盘会产生冲击波,可以产生两个锥形的尘埃流,这两个尘埃流组合起来,形成了一个类似沙漏的结构,再加上它所发出的红色光芒,就构成了我们在天文望远镜中观察到的矩形形状。

至于这个星云的尘埃会发出红色光芒的原因,天文学家还无法确定。他们推测,尘埃中应该有许多富含碳元素的分子,恒星发射出的高强度紫外线照射在这些分子身上,激发后的分子就会辐射出红色的光。

第九大行星:一个尚未被发现的行星会潜伏在太阳系中吗?

在过去,谷神星、冥王星等天体曾一度被看作“第九大行星”。当太阳系中最大的小行星谷神星在1801年被发现时,它最初被归类为行星,但后来被降级为小行星。冥王星在1930年被发现后也被允许进入“行星俱乐部”,但它在2006年被“开除”了,并降级为矮行星。现在,太阳系中的行星数量被认为是8颗,但天文学家越来越确信,在海王星的公转轨道之外,存在一颗尚未被发现的行星,这颗行星将是一颗名副其实的第九大行星。

关于第九大行星的第一个线索出现在2014年。那时,天文学家注意到一个名叫“2012 VP113”的天体的公转轨道有点特别。这颗天体位于海王星的公转轨道之外,被认为是一颗矮行星,大小约只有月球的十分之一,它引起注意的原因在于,它与2003年被发现的小行星90377(也位于海王星的公转轨道之外)很像,都有着很狭长的轨道,而且轨道的近日点的位置都差不多。按理说,它们的轨道应随机分布,而不是彼此相似,除非某一颗大质量天体影响了它们的运行。两者的近日点都比太阳到海王星距离的2倍还多,这意味两者都不在海王星的影响范围内,于是,天文学家就推测到,可能是远在海王星的公转轨道之外,应该存在一颗行星影响着这两颗小天体。

开始,天文学家们以为这种相似性只是一个巧合而已。但没过多久,天文学家在海王星的公转轨道之外总共找到了10颗小天体,都有着很狭长的轨道,而且轨道的近日点的位置都差不多,使得这只是一个巧合的概率变为了0.0001%。一个合理的解释是,有一颗尚未被发现的行星,借助其自身的引力影响着这些小天体。天文学家经过推算,认为这颗未知的行星质量约为10倍地球质量,绕太阳运行一圈至少需要1万年,而且与太阳的平均距离至少是地球到太阳距离的200倍。

如果第九大行星真的存在,寻找它也是一个巨大的挑战,因为它离我们太远了,它反射的太阳光在抵达我们之前早已变得十分暗淡了。不过,许多相信它存在的天文学家正利用各种观测手段来搜寻这颗未知的行星兄弟。

X星系:一个主要由暗物质组成的星系围绕着银河系运行。

天文学家寻找新天体时,常常会通过观察周围受它的影响并且更容易观测的天体来找到线索。例如,海王星是由于它对天王星的影响而被发现的,而黑洞是由它与所围绕的恒星彼此影响而被检测到的。因此,当天文学家在2009年观测到银河系盘面上一些恒星的运动出现异常时,他们产生了一个很自然的想法,这是由一个尚未被发现的天体影响的。

2015年,他们发现了罪魁祸首:一个围绕银河系运行的矮星系,用它的引力微妙地改变了我们银河系内恒星的运动。多亏了其中的四颗明亮的恒星,我们才能看到这个星系,否则,星系显得太暗淡了,以至于我们很难察觉到它。

这个暗淡的星系被称为“X星系”。根据可见天体的运动情况,天文学家可以计算出该矮星系的总质量。他们发现,该星系的总质量应该远大于发光物体的质量,这意味着X星系包含大量的暗物质,而暗物质可以说是将星系中物质结合在一起的一种不可见的“胶水”。在正常的星系中,除了暗物质以外,星系里还充满了可见的恒星和星际气体,它们看起来就像无数盏彩灯。而在X星系中,就像几乎所有彩灯都熄灭了一样,显得十分黑暗、寂静。

在2006年,天文学家还发现的一个叫做“Segue 1”的矮星系,随后的观测显示,该星系的总质量远远大于发光物体的质量,所包含的暗物质总质量大约是所包含的可见物质总质量的1000倍。相比之下,在我们自己的银河系中,这个比例大约是20:1。而在2016年,天文学家还发现一个类似银河系大小的被称为“蜻蜓44”的星系,它的99.99%都是由暗物质组成的。人们对这些暗物质星系的起源知之甚少,但研究它们可能有助于了解暗物质本身是由什么构成的。

埃斯特-皮萨罗:它是小行星还是彗星?这颗天体是个“双面人”。

天文学家通常很容易把小行星和彗星区分开来。小行星是由岩石和金属组成的固体块。你通常会在太阳系内部发现它们,特别是在火星和木星之间的小行星带中。另一方面,彗星是在太阳系外围形成的冰体。它们有时会罕见地奔向太阳系内部,在接近太阳的过程中,它们冰冻的身体在太阳辐射照耀下发生反应,产生气体并形成壮观的彗尾。

然而,一个被称为埃斯特-皮萨罗的天体却拒绝只被归类为其中的一种。当它在1979年首次被发现时,因为其轨道位于小行星带中,导致它被归类为小行星。然而,天文学家在1996年对它进行更仔细地观测时,发现它有一个尾巴,就像一颗彗星那样。天文学家们最初认为这个尾巴是碰撞后产生的碎片,而不是太阳辐射照耀下产生的气体。但随着时间的推移,尾巴的亮度和结构发生了变化,说明产生这个尾巴是一个持续的过程,而不是一次性的事件。该天体的自转速度很快,只需约3.5个小时就转完一圈,这与许多彗星类似。也许,它原本是一颗彗星?

不过,有一种可能性是,该天体遭受到撞击后,内部的一些地下冰被暴露在外,它在运行过程中,这些冰正慢慢地流失到太空中。在这种情况下,埃斯特-皮萨罗则是一颗伪装成彗星的小行星,直到它把暴露在外的冰全都流失掉为止,然后它会再变为一颗标准的小行星。

天文学家仍在争论这颗天体的真实面目。为了一劳永逸地解决这个问题,欧洲的天文学家曾希望在2028年发射一颗太空探测器来对它进行近距离的观测。然而,该太空任务未能得到欧洲航天局的批准。因此,争论仍在继续。

塔比之星:天鹅座有一颗不寻常的恒星,其亮度的变化困扰着天文学家。

一颗编号为KIC 8462852的恒星被天文学家认为可能与外星人有关。它是一颗位于天鹅座,距地球近1500光年,俗称“塔比之星”,这个名字来自于美国天文学家塔比莎·博亚吉安。博亚吉安是2015年一项研究的主要参与者,这项研究表明,该恒星的亮度会经常发生下降,每次下降幅度都不一样,有一次其亮度竟然下降了22%!此外,这颗恒星的整体亮度在过去几十年里也在缓慢地減弱。

一般来说,行星在环绕恒星时,恒星的亮度因部分光线被遮挡也会降低,但减低程度相对较小,通常低于1%。很显然,并不是行星导致了塔比之星奇怪的亮度变化。那么究竟是什么原因呢?

一种观点是,一群彗星正接近这颗恒星,在这个过程中产生了大量的尘埃,正是这种分布不均匀的尘埃阻止了恒星的部分光线,导致了亮度无规律地大幅度变化。但这并不能解释另一种数十年来长期变暗的模式,因为彗星尘埃会在短短几个月内消散。这使得其他人声称,原因可能是科技先进的外星人为了获取恒星能量而建造的巨型太空建筑,即所谓的戴森球。如果这种建筑仍处于施工中,那么会有一批批不同尺寸和运动周期的设施围绕恒星运转,导致恒星的亮度出现无规律的大幅度变化,而且随着施工的进行,该建筑还会遮挡更多的光线,这就解释了恒星的整体亮度较长时间里所发生的减弱。

但如果分析光谱数据的话,那么就会发现,被阻挡的主要是那些蓝光和近蓝色光,而不是那些红光。如果光线是被建筑所阻挡得话,是不会出现这种差异的。如果光线是被尘埃颗粒所阻挡的话,那么蓝光的波长较短,更容易被尘埃颗粒散射,红光更容易穿过尘埃,而这正好与观测数据相符。天文学家经过分析,认为在该恒星周围,有一个尘埃云团在围绕它运行。尘埃云由不同大小的尘埃颗粒组成,它们在空间上的分布是不均匀的,分布情况也会随时间发生变化,随着云团不断地旋转,恒星的亮度会出现无规律的变化。

然而,这些尘埃的来源仍然是个谜。天文学家推测,塔比之星光度在较长时间里发生减弱,这一过程至少可以追溯到19世纪90年代。但尘埃不应该在这么长的时间里持续存在,毕竟恒星光线的辐射压力和星风(恒星表面发出的物质流)都可以在一定时间内把尘埃吹散开。所以,应该存在有某种机制,可以源源不断地补充尘埃。目前,天文学家还没有搞清楚这种机制是什么。

FRB 121102:快速射电暴能在短时间内释放大量能量,它是怎么产生的?

在所有让天文学家困惑的天文学事件中,快速射电暴尤其令人恼火。顾名思义,它们是无线电波(即射电)的突然快速的爆发,通常只持续几毫秒。2007年,天文学家利用射电望远镜首次检测到了快速射电暴。从那时起,天文学家就一直在努力搞清楚它们的成因。这些快速射电暴似乎来自银河系外,通常位于几亿到几十亿光年之外。能从如此远的距离检测到它们,那么其来源必须有着极高的能量,天文学家估计,它们在一秒钟内释放出的能量至少相当于太阳在80年内释放出的总能量。

天文学家提出了很多种解释,认为其来源可能是碰撞的黑洞、碰撞的中子星等。但没过多久,天文学家检测到了从30亿光年外的一个小星系发出的一个快速射电暴,编号为FRB 121102,被认为是会不断重复地产生快速无线电波脉冲。仅在2017年8月的一天,它就重复了令人震惊的93次。天文学家认为,这一现象表明,引发快速射电暴的事件不应该是那种只能上演一次的事件,比如中子星或黑洞的碰撞等灾难性的事件,而是那些必须可以持续进行的事件。也许,快速射电暴是由快速旋转的中子星,或不断掉入黑洞的物质引起的。一些天文学家甚至认为,这种重复性的信号没准是外星人借助某种强大的设备发来的。

当然,重复性的快速射电暴和非重复性的快速射电暴,可能有着各自不同的成因。天文学家已经发现了很多个非重复性的快速射电暴,而在2019年1月,天文学家还第二次发现了一个重复性的快速射电暴,编号为FRB 180814,当时,许多媒体都把这一发现看作外星人存在的潜在证据。但要想搞清楚快速射电暴的真正成因,天文学家仍需要耐下心来,进行更多的观测和分析。

霍格天体:没人能搞清楚这种甜甜圈似的星系是如何形成的。

宇宙中的常见星系类型有两种,分别是椭圆星系和螺旋星系。椭圆星系是有着椭圆形外观的星系。螺旋星系有着一个扁平的盘面和恒星组成的螺旋臂结构,在中心有大量恒星组成的隆起,被称为核球。大约三分之二的螺旋星系的核球呈棒子状,这种星系就被称为棒旋星系。我们的银河系是一个棒旋星系。

然而,一个被称为“霍格天体”的星系既不能归类为椭圆星系,也不能归类为螺旋星系。该星系是在1950年被发现的,位于巨蛇座,离我们大约有6亿光年。它有一个呈黄色的核心,里面都是一些高龄的恒星,核心周围像圆环一样环绕着一圈年轻的蓝色恒星,但在核心和圆环之间似乎什么都没有,使它看上去就像一个巨大甜甜圈。

此外,如果你仔细观察这个星系的话,在中间的核心和圆环间空隙的一点钟方向上,你还能看见另一个更遥远的星系,也具有这种甜甜圈的结构。

这种甜甜圈的星系结构在宇宙中十分罕见,天文学家目前还无法解释霍格天体是如何形成的。目前最为合理的一个假说是,在30到20亿年前,一个小星系撞到一个有着较大盘面的星系,形成了这个不寻常的结构。但天文学家找不到任何碰撞的痕迹,而且霍格天体核心相对于圆环的速度也很低,使得这种碰撞假说不太可能成立。

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