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十大難以解釋的近期太空發現

宇宙「惑」人不倦。有些發現對科學大有裨益,卻恰恰讓我們極度困惑,引得眾人紛至,奇解百生。
10. 月球的神秘磁場

自古以來,月球都沒有磁場活動,但最新研究表明,月球並非一直如此。40多億年前,如同地球一樣,月球內部熔化了的月核頂著月幔旋轉,於是一個強大的磁場自月球延伸,但這個磁場應該比地磁弱得多,因為月球顯然沒有地球那麼重,對吧?

令人驚訝的是,弱小的月球其實產生過比地磁還強大的磁場。沒人知道為什麼這樣一個小天體會有如此驚人的磁場活動,對此的回應從「不知道」到「魔法」,應有盡有。這個問題說明,儘管我們已經對月球進行了細緻的研究,但仍有不為人知的可變因素影響著月球活動。似乎早期的月球用一些奇異的方式來產生強大的磁場,並且可能由於隕石的持續撞擊加強了磁場活動,因而其持續時間長於先前科學家的估計。

這個磁場似乎是在38到40億年前消失的,然而要知道其確切原因還需要更多研究。令人驚訝的是,研究表明月核中至少有一小部分仍是液態的。所以儘管月球近在咫尺,我們依然不斷意識到,關於月球地質還有很多基本問題需要解答。


9. 130億歲的星系

早期的宇宙幾乎就是地獄——電子和質子一鍋亂燉,上下翻滾,渾濁不堪。最初的宇宙經過大約50億年才冷卻到能形成中子的溫度。不久之後,宇宙進一步成型,出現了恆星和星系。

日本國家天文臺的昴星團望遠鏡坐落於夏威夷,在最近的一項超深度探測中,望遠鏡發現了七個宇宙中最古老的星系。它們在130億光年外,看起來不過是零星一點。其實,昴星團望遠鏡在一小片星空內聚焦,經過了100個小時的曝光後才發現了這些星系。

這些星系在宇宙大爆炸炸出萬物後僅7億年就誕生了,是迄今觀測到的最古老的宇宙物質之一,也是宇宙天體組織形成的最早證據之一。這類星系的特點是:內部氫激發過程活躍,沒有較重的元素,因為那時除了微量的鋰,金屬還沒通過超新星爆炸被創造出來。

這些被稱為LAE(萊曼α放射體)的星系因一些不明原因突然出現,其中誕生了大量恆星。這些星系十分古老,人類得以一窺宇宙進化過程。然而,天文學家不確定被昴星團望遠鏡捕捉到的星系是新生成的,還是原本就存在、直到原本擋住它們的宇宙氣體變得稀薄才被我們看見。


8. 泰坦的神奇島嶼

土星最大的衛星泰坦可能是太陽系中最有趣的天體。它有著原始地球的模樣,大氣層、「水」體、甚至地質活動的跡象,無一不缺。

2013年,繞泰坦飛行的卡西尼號探測器觀測到,一塊新的神秘陸地出現在泰坦的第二大海——麗姬婭海中。不久後,這片「神奇島嶼」又同樣神秘地消失在攝氏零下200度(華氏零下290度)、充斥著甲烷和乙烷的半透明海水中。然後,卡西尼號最近對泰坦進行雷達掃描時,發現這片島嶼又出現了,而這次陸地面積要大得多。

這塊曇花一現的陸地證實了一個猜想——泰坦奇異的海洋是其活躍環境的動態組成部分,而非靜態景觀。但是,天文學家不知道是怎樣的物理過程造就了這塊轉瞬即逝的陸地,更不清楚為何它再次出現後面積大了一倍,跨度從50公裡(30英里)變成了100公裡(60英里)。


7. 帶環的小行星

宇宙中所有的氣態巨行星都有光環,雖然多數都只是一撮撮細小的碎片,不像土星的光環巨大耀眼。而現在,令人意想不到的是,天文學家首次在一顆小得多的星體周圍發現了光環。這顆叫做Chariklo的小行星直徑僅為250公裡(155英里),卻有著自己的光環。

儘管Chariklo是其周圍最大的天體,但看起來不過是太空中一塊不起眼的岩石。天文學家註意到了它簽名般獨特的光環:當它遮蔽一顆距離遙遠的恆星時,會出人意料地降低望遠鏡觀測到的光度。該現象出現在掩星過程前後,令科學家十分迷惑。

後來發現,Chariklo有兩條光環而不是一條,就像宇宙中的兩根項鏈,包含了大量的冰,其中較大的環直徑7公裡(4英里),較小的大約小一半。

雖然有些小行星確實有「衛星」環繞,但Chariklo的獨特之處在於,以前從未觀測到小行星周圍有光環。這兩條環的成因尚不清楚,不過似乎是由於一次撞擊形成,要麼是一顆與Chariklo相撞的外來天體的殘骸,要麼就是Chariklo自身在撞擊中產生的碎片。

6. 紫外線缺失

人類對自己弄清宇宙中大量的平衡關係而十分自豪,其中之一就是紫外線和氫的平衡,我們發現兩者能以固定的比例共存。

然而,最近的一項研究打破了這些假設。該研究發現,從已知光源射出的紫外線光子嚴重缺失,比預計值少了400%。該研究的第一作者尤納?科爾邁爾(Juna Kollmeier)將其比作是走進一間極其明亮的房間,卻發現居然是幾隻黯淡的燈泡發出了與自身不成比例的亮光。

有兩種產生紫外線輻射的原因是被廣泛接受的——作無規律運動的年輕恆星和巨大的黑洞。但是現有的紫外線輻射比兩者能產生的要多,天文學家無法解釋這多餘的紫外線輻射,只能承認「在我們自認為掌握的宇宙知識中,至少有一條是不對的。」考慮到人們自以為已經充分瞭解了紫外線-氫平衡,上述結果讓人相當沮喪。和過去很多時候一樣,天文學家只好從頭開始。

神奇的是,紫外線缺失只在局部較為明顯,當延伸到更遠的空間中去時,天文學家發現他們的預計值是很精確的。儘管如此,天文學家們仍持樂觀態度,因為這難以解釋的輻射可能源於迄今為止尚未被發現的外部過程,甚至可能涉及暗物質衰變。


5. 奇異的X光

奇異的X光脈衝正從仙女座和英仙座的核心噴射而出,而其光譜與已知的粒子或原子無一匹配,因此天文學家正對這項科學突破躍躍欲試,因為這可能是首個暗物質存在的切實證據。

暗物質是一種神出鬼沒的隱形物質,佔據了宇宙的大部分質量。暗物質可能由惰性中微子組成,而對於後者是否存在說法紛紜。科學家推測,這種從理論上預測的粒子在湮滅時產生X光,或許是上述星系中心脈衝的源頭。

另外,由於輻射源於星系中心,其所對應的區域中暗物質團高度集中。所以儘管目前一切尚未明朗,但這可能是一個重大發現,會大大加速我們對於古老宇宙秘密的理解。


4. 六尾小行星

哈勃望遠鏡發現了另一個不可思議的現象——一顆神似彗星的小行星。彗星因其明亮的彗尾而很容易辨認,小行星則通常沒有這樣的特徵,因為它含冰量極少,多由重元素和岩石組成。因此觀測到一顆有六條而非一條尾巴的小行星是個讓人難以置信的驚喜。

P/2013 P5小行星非常獨特,它有六條噴氣式飛機尾氣一般的尾巴,像宇宙灑水器一樣把物質均勻地噴向太空,而通常其他太空碎片的尾巴數量要少得多。

現在還不清楚為何這顆小行星會這樣,有一種自毀性的可能是:P5旋轉太快,在不知不覺地毀滅自己。其微弱的引力無法與將其撕碎的強大旋轉力抗衡,而太陽的輻射壓力將四散的碎片拉扯成像彗星一樣耀眼的「尾巴」,掛在其身後。

然而,天文學家確信P5是之前某次撞擊留下的碎塊,它的尾巴裡很可能根本就沒有冰,因為一顆之前因爆炸而達到800攝氏度(1500華氏度)的天體上不太可能存在冰凍水。


3. HD 106906b——遙遠的怪物

HD 106906b行星很讓人頭疼,這個巨大怪物的質量是木星的11倍。它的軌道也大得令人咋舌,暴露了我們膚淺的行星形成理論中的所有缺陷。HD距離其母恆星的距離達到了駭人聽聞的650天文單位。

寂寞無比的海王星是太陽系中離我們最遙遠的行星,它在距太陽30天文單位的太空中緩慢地遊蕩。這已經是很遠的距離了,但是HD離其母恆星實在是太遠了,相比之下海王星和太陽就像是兩個人擁抱在一起。這一巨大的差異讓我們對行星形成理論又心存懷疑。儘管HD的軌道和質量巨大,但天文學家們仍然爭著解釋HD的形成過程。

比如,形成行星所需的力在如此遠的距離上通常已經失效,這說明HD可能是通過一次碎片環的坍塌而形成的。但HD質量太大了,而且行星誕生的原料——原行星盤所擁有的物質不夠形成HD這樣巨大的行星。

另一個可能是,我們發現的是一個衰亡的雙星系統,HD沒能吸引住足夠多的物質在其氣態外殼中進行聚變。然而,雙星的質量比通常不超過10:1,可是HD達到了100:1。


2. 天王星上的風暴

天文學家總是對天王星的活動猝不及防。這顆太陽系第二遠的行星向來冰冷死寂,但由於某些奇怪的原因,現在天王星上充滿了狂風驟雨。

早在2007年晝夜平分日,天文學家就預測了天王星上炫目的暴風雨。那時天王星經過了公轉周期的一半——41年,狂暴的太陽風直接吹在了它的赤道上。隨著天王星繼續繞著太陽旋轉,風暴本該停止,然而並沒有。

這顆巨大的綠色行星沒有內部熱源,要依靠太陽輻射來維持風暴。但是加州大學伯克利分校的天文學家最近觀察到,在天王星的上半部分——一大片冷凍的甲烷——有著大規模的風暴活動。有些風暴和地球差不多大,在天王星的大氣層中螺旋上升,高至幾千英里,耀眼異常,就算是普通的天文愛好者也能在行星錶面觀測到大片的光亮。

現在還不清楚這些風暴是如何在沒有太陽的協助下持續存在的。天王星的北半球已經進入黑暗,但風暴仍然存在。不過,天王星深處風暴的形成原因可能與在更狂暴的土星上觀察到的風暴一致。


1. 三星系統KIC 2856960

開普勒空間望遠鏡通常忙著尋找新的行星,但它卻花了4年時間,跟蹤觀察三個依靠引力互相束縛的恆星,合起來稱作KIC 2856960。KIC以前只是一個普通的三星系統,第三顆恆星單獨繞著兩顆小矮星旋轉。目前為止沒什麼奇怪的狀況,只是三顆普通的恆星。

比如,開普勒望遠鏡觀察到由於雙矮星每隔六小時從對方面前轉過,每天能看到四次光度降低;每204天觀測到的光會因為第三顆恆星發生遮蔽現象而微微減弱。

也許你會認為四年觀察已經足夠我們認識KIC了,天文學家也這麼認為,但數據處理的結果與觀察到的天體運動情況並不吻合。天文學家的首要任務是確定恆星的質量,這應該比較簡單,但不論他們怎麼運算,都沒能得到合理的結果。

現在,三星系統把天文學家們難住了。有一個可能的解釋在邏輯上講不通,但數值上是合理的,儘管它離譜到難以想象——KIC系統可能有第四顆看不見的恆星。這顆恆星的軌道與第三顆恆星幾乎完全貼合,給人它們是同一個天體的錯覺。

 

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