一、宇宙之谜（1 / 6）

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一、宇宙之谜

1、宇宙尽头在何方

宇宙究竟有多大，它的“尽头”究竟在何处。

银河系

在20世纪以前，人们认为太阳系几乎就是一切，不相信太阳系以外还存在其他星球。到1900年，人们又认为太阳系所属的银河系就是整个宇宙。至于银河系的大小，当时最大胆的估计是宽约2万光年，其中包含大约20~30亿颗像太阳一样的恒星。

1920年，天文学家哈洛·沙普利等人根据当时掌握的测量恒星距离的新方法，算出了银河的真实宽度是10万光年，其中包含的恒星总数达2000~3000亿颗。同20年前的看法相比，银河“扩大”了100倍，而且还断定这极度扩大了的银河，并不是全部宇宙。

星系的集合

与此同时，天文学家又发现宇宙是由许多个像银河系一样的星系集成的，每个星系大约由几十亿到几万亿颗星体组成。而且证明了宇宙是动态的，成群存在的星系彼此相互分离，它们之间的距离越来越大，好像宇宙也在不断扩大。

1929年，美国天文学家埃德温·P·哈勃等人设计出了确定星系距离的多种方法，证明即使是离我们比较近的星系，距离我们也有230万光年。

按照宇宙诞生之后就急速扩大的宇宙模型，可以计算出宇宙的年龄为130亿年。

认识宇宙是一个艰难的过程。当我们抬头仰望星空时，所看到的总是有限。人类几千年来，总在孜孜不倦地探求，积累了不少知识，了解到宇宙的知识也越来越多。不过，到目前为止，也还没有足够地认识到宇宙的庐山真面目。

2、宇宙的主宰是谁

你知道吗？很多大的星系的中心都有一个黑暗的“暴君”。这些“暴君”就是黑洞，天文学家将它们称为“超大质量”天体。

黑洞的发现

自从天文学家于20世纪初预言黑洞的存在以来，人们陆陆续续地得到了各种证据，证明了宇宙中确实存在着黑洞。然而，对于这种无法以可见光看到的天体，人类的了解究竟达到什么程度？

如今，天文学家们正在开始怀疑是否已经在宇宙中留下了象征它们权威的标记。2000年年初，研究人员提出：巨大的黑洞是宇宙中所有星系萌生的“种子”，近来，天文学家发现了更多的支持这一观点的证据。

早在几十年前，天文学家就发现了类星体———位于遥远星系中央的高亮度的天体。类星体的亮度可以是环绕在它周围的星系的数百倍，但是它们的体积却比我们的太阳系还小。到底是什么东西可以从这么小的空间里发出这么多的光和辐射呢？

尽管人们对于黑洞吞噬光线的能力了解得更多一些，但是它们也可以成为灿烂光芒的发源地，被黑洞吞没的物质会在黑洞周围形成一个呈螺旋形运动的圆盘，而圆盘在剧烈的翻腾过程中所产生的摩擦会将默默的将气体加热到白热状态。天文学家认为，这就是类星体发光的原因。

因此，当天文观测的结果开始证明更多的普通星系中央存在着黑洞时，天文学家自然会认为它们是能量已经耗尽的类星体。

星系的诞生

1988年，美国密歇根大学的道格·里奇斯通和他的同事阿兰·德雷斯勒对螺旋形的安德洛墨达星系和椭圆形的小星系M32进行了观察，科学家们因而得出这样的结论：上述两个星系中一定存在着巨大的黑洞。果然，在几年的时间里，哈勃太空望远镜在我们附近的20多个星系里已经发现了巨大的黑洞存在的证据。其中的一个黑洞属于我们自己：银河系中心有一个质量相当于300万个太阳的黑洞。

那么，在星系的生命进程中，这些超大质量的黑洞扮演着什么样的角色呢？

在2000年1月的美国天文学会上，里奇斯通提出一个引起天文学家激烈争论的观点：黑洞可能首先是星系的缔造者。里奇斯通这一观点将传统的天体物理学整个颠倒了过来。宾夕法尼亚州立大学的戈登·加迈尔则指出：巨大的黑洞可能在时间刚刚诞生时就已经形成，而且它们一直都是其周围形成的新星系萌生的“种子”。

星系为什么会需要这样的“种子”呢？早期的宇宙非常匀净。创世大爆炸残留下来的余辉表明，在早期的宇宙中，不同区域之间的密度差异非常小，不超过大约十万分之一。为了创造出我们今天看到的由星系和空间组成的宇宙，这些微小的密度差异一定被放大了许多倍，而且这一放大过程非常迅速。因为在创世大爆炸发生仅10亿年后星系就出现了。加迈尔指出：“这段时间对于宇宙完成从‘平滑’到‘粗糙’的演变过程来说并不算长。”为此他提出，巨大的黑洞在这一过程中可能扮演了引力种子的角色，黑洞将受到其引力作用的物质吸引到它的周围，这些物质又进一步演变形成恒星。换句话说，星系就这样诞生了。

星系演变的动力

与此同时，美国航天局新近建成的钱德拉X射线观测站也给里奇斯通提供了一些支持其观点的证据。一个由天文学家组成的研究小组在《自然》杂志上发表了钱德拉望远镜的观测结果。研究小组负责人理查德·穆绍茨提出：新发现的“暗光天体”可能是非常遥远的类星体，它们发出的普通光线已经被星系间的气体吸收，因此只有X射线穿过星际间气体到达了地球。它们可能是处于生机勃勃的青年时代的类星体，这时大多数星系都还没有形成。

1988年，英国剑桥大学的马丁·里斯和乔·西尔克提出了他们对这种紧密联系的解释：年轻的类星体发出的辐射可能会推动带电粒子风吹到环绕在它周围的星系中去，随着黑洞吞噬的物质越来越多，其体积也在稳步增加，类星体因而会变得更亮，带电粒子风也会相应加强。最终，带电粒子风的强度大到足以克服星系引力的程度，这时它就会把所有的气体都吹走。随着黑洞的气体供应被切断，它会停止膨胀，而整个星系的扩张也会相应停止。西尔克和里奇斯通通过计算得出：黑洞的体积必须增加到与马戈里安提出的质量关系大致相当的程度才会停止增长。

3、宇宙产生的猜想

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