查最真实这个宇宙究竟有多大？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-07-08 09:37 标签： 宇宙有多大看一看你就知道了

我们都学过宇宙知识，但是宇宙到底有多大？我们都似乎找不到具体答案，这个问题似乎和宇宙年龄有多少一样令人捉摸不透，美国宇航局的哈勃太空望远镜彻底改变了我们对宇宙的认可。随着天文观测技术的发展，科学家已经能观测到宇宙大爆炸后7亿年左右的早期天体，望远镜就如同一台时间机器，可以看到过去的“情景”，那么宇宙有多大呢？科学家认为宇宙有多大无法用数字来形容。 西方的宇宙概念强调的是所有星系（即所有物件),宇宙定义

宇宙之外或许仍是宇宙。

有一个学说叫做共形宇宙循环学说（CCC），在一篇最近发表在预印本网站arxiv的论文中，著名理论物理学家罗杰·彭罗斯提出，宇宙微波背景辐射图像中的一类图案，是比大爆炸更为古老的黑洞的遗迹。如果得到证实，这将成为循环宇宙说的有力证据。

彭罗斯的最新研究，要从2014年的一起乌龙事件说起。

冰封的南极大陆人迹罕至，成为备受物理学家青睐的天文观测场所。南极干燥的空气、极高的空气透明度，使得从这里接收到的宇宙微波背景辐射（CMB）信号比地球上任何其他地点都清晰。哈佛-史密森尼天体物理中心的第二代BICEP南极望远镜，就建在地理南极点附近。

BICEP2南极望远镜（图片来源：哈佛大学）

2014年3月，BICEP2团队宣布了一项在当时震动了整个科学界的发现：他们在CMB图像中找到了原初引力波留下的印迹。

在CMB图像中，研究团队观察到如下图所示的，或沿顺时针，或沿逆时针扭曲的偏振信号，此类信号被称作“B模式偏振信号”。要产生偏振，一定是宇宙中的光子受到某类波动干扰。此前科学家已经证实了，在宇宙尺度上，这类信号只可能来自一种情况：宇宙暴胀时的原初引力波。也就是说，如果B模式偏振信号被证实，那么我们将首次为暴胀假说找到直接证据。

原初引力波的发现意义非凡，不过好景不长，仅仅两个月后，就有宇宙学家对BICEP2团队的结论提出质疑，认为研究中的方法出现了错误，他们得到的所谓“B模式偏振信号”，可能只是受银河系尘埃干扰而产生的噪音信号。

随着普朗克卫星的数据不断传回，在发表最初结论半年后，BICEP2团队在论文中承认，其信号“很可能来自星际尘埃”。至此，这项曾轰动一时的“重磅发现”逐渐归于沉寂。

不过，并非所有物理学家都认同这一解释，彭罗斯就基于BICEP2团队的研究，提出了不同的观点。

现年87岁的彭罗斯是当代最近影响力的理论物理学家之一。除了与霍金共同证明奇点存在的条件，并提出了著名的宇宙监督假说，他还贡献了一些看似脑洞大开、极富争议的想法。共形宇宙循环学说就是其中之一。

罗杰·彭罗斯（图片来源：wikimedia）

2004年，彭罗斯与其他几位理论物理学家共同提出了这一学说。随后，这一观点随着彭罗斯在2010年出版的著作《时间轮回：宇宙的新观点》（Cycles of Time: AnExtraordinary New View of the Universe）开始为人所熟知。传统的宇宙学理论认为大爆炸是宇宙的开端，而在此之前，所有的物质都集中在一个奇点，“时间”这一概念也不存在。与此相对的，是一批认为时间没有开端的理论：在大爆炸之前，就有另一个宇宙存在。前一个宇宙在经历一场坍缩后，密度达到最大点，进而触发138亿年前的大爆炸。

彭罗斯的共形宇宙循环学说更进一步。在他看来，遥远的过去和未来实际上是宇宙循环中的同一个阶段。当一个宇宙逐步收缩、走向终结，时间会重新拨回原点，开启新一轮的大爆炸、膨胀与收缩。

然而，怎样才能找出支持CCC假说的证据？我们无法触及大爆炸之前的上一轮宇宙，但如果它真的存在，或许在行将结束之际，某些天文现象能在新一轮宇宙中留下独特的印记。

在BICEP2团队得到的CMB图像中，彭罗斯和同事就找到了他们想要的证据。在文章开头提到的那些乌龙“B模式偏振信号”中，他们注意到一些异常的环：这些环的内外存在巨大的温差。是什么样的过程导致了这一现象？要在宇宙形成初期找到这样的过程几乎不可能，对此，彭罗斯给出了他的解释：在上一轮宇宙收缩的过程中，一个超大质量黑洞蒸发，释放出霍金辐射。当宇宙终结，黑洞已经蒸发完毕，但霍金辐射保留了下来，在CMB图像中形成环形印记。为了表达对老搭档霍金的敬意，彭罗斯将这类点命名为“霍金点”。

在BICEP2测绘出的CMB图中，彭罗斯等人观察到了20个存在温度差异的可疑圆环。彭罗斯表示，目前他们已经确认其中一个环属于霍金点，此外还有四五个点需要进一步研究分析。

由于没能从BICEP2团队获得原始数据，彭罗斯等人只能从图像中读取信息。这给该研究带来一定的挑战：由于图像中的一个像素是一片区域的平均，因此由此展开的分析是否足够精确、对单个霍金点的论证是否存在偏差，都存在疑问。

对此，彭罗斯团队表示，根据普朗克天文望远镜的CMB数据，他们验证了霍金点的真实性，超过4000次的模拟也证实了这些异常点的存在。

当然，与以往一样，这个颇为激进的观点一经提出，就引起了不小的争议。

法兰克福高等研究所的理论物理学家Sabine Hossenfelder在博客上表示，按照彭罗斯的估算，宇宙中应该有上百万个霍金点。然而，在覆盖了三分之一天区的BICEP2图上，算上所有可疑的点，也不过20个。那么，其余的霍金点都去哪了？是因为太弱而无法观测到，还是所谓的“霍金点”根本就不成立？

NASA喷气推进实验室的Olivier Dore也认为，这些信号还可能有其他的成因：“论文中的解释虽然有趣，但还需要更多细节来证实他们的猜想。”

而来自BICEP2团队的Brian Keating，则对彭罗斯的假说表现出开放的态度。Keating说，图中的“B模式偏振信号”很可能是太空中大体积物体弯曲光线产生的，“彭罗斯等人的解释与我们的不同，”Keating说，“但光子不会自己告诉我们‘我来自黑洞’或是‘我来自星际尘埃’。”

旋转恒星惊现罕见沉寂黑洞双星系统

美国生活科学网站报道，天文学家发现了一个沉寂的黑洞环绕着巨大的快速旋转恒星，这表明这些奇怪的双星系统可能在银河系里非常普遍。

　　这颗巨大的恒星MWC656也被称为“B-放射”或者“Be”星，它还拥有一个相当于恒星质量的黑洞伴侣，这篇发表在1月15日的期刊《自然》上的文章这样写道。令人惊讶的是，这个黑洞并不会放射X射线辐射，这解释了为什么这个天体在此之前一直未被监测到。

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NASA首次发现“碰撞”气体团：温度达600万度

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科学家发现温度达1000摄氏度的“地狱”行星

艺术家绘制的HD 189733b天体系统想象图

X射线波段的观测图像，显示主恒星、伴星以及HD 189733b的空间位置关系

科学家首次通过X射线波段发现该天体的凌日现象，参与调查的平台有钱德拉X射线天文台和欧洲航天局的XMM牛顿天文台，到目前为止，系外行星的凌日现象一般都由光学望远镜观测，哈佛-史密森天体物理中心研究人员Katja Poppenhaeger认为X射线调查发现了系外行星凌日，说明该系外行星有着特殊的属性。在本次X射线拍摄图像中，研究人员发现HD 189733b的轨道仅为一个天文单位的三十分之一，甚至更小，表面在高温下蒸发、烧焦，温度超过1000摄氏度。

上个月，哈勃空间望远镜第一次发现其大气中存在硅酸盐颗粒散射蓝色光现象，使得我们看起来该星球呈现蓝色，随着时间的推移，蒸发将愈演愈烈，每秒损失大约1亿至6亿公斤的质量，由此发展下去HD 189733b的大气会变得越来越稀薄。图中显示的为该天体系统的X射线图像，中间最大的就是该系统中的主恒星，右下角的为一颗伴星，底部则是HD 189733b行星，右下角的微弱“红色伴侣”也是首次被钱德拉X射线望远镜探测到。

科学家认为主恒星的年龄可能比伴星大30至35亿年，自转的速率更大，有着更高级别的磁场活动，在X射线波段上，它比伴星更亮，至少在30倍以上。在X射线波段下，HD 189733b行星看起来像是一颗年轻的恒星。

黑洞旋转有多快？边界线速度接近84%光速！

我们现在知道黑洞来源于恒星的演变，而关于黑洞的假说最早可追溯到牛顿时代，牛顿的经典力学认为引力作用是相互的，宇宙中任何一个物体都会受到力的作用，同时也提出了一种假设，认为光也与其他物体一样，也是受到制约的，此后就有科学家认为宇宙中可能存在一种看不见的天体，这位科学家就是拉普拉斯，他认为宇宙中最大的发光天体很可能无法用肉眼看见，这就是我们现在所了解的黑洞，即便是光都无法逃脱其引力的控制。

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