科技版~SGM之18~來自浩瀚宇宙的神秘能量

從最新的觀測資料看，人們已觀測到的離我們最遠的星系是130億光年。也就是說，如果有一束光以每秒30萬千米的速度從該星系發出，那麼要經過130億年才能到達地球。這130億光年的距離便是我們今天所知道的宇宙的範圍。

再說得明確一些，我們今天所知道的宇宙範圍，或者說大小，是一個以地球為中心，以130億光年的距離為半徑的球形空間。當然，地球並不真的是什麼宇宙的中心，宇宙也未必是一個球體，只是限於我們目前的觀測能力，我們只能瞭解到這一程度。

在這個以130億光年為半徑的球形空間裏，目前已被人們發現和觀測到的星系大約有1250億個，而每個星系又擁有像太陽這樣的恒星幾百到幾萬億顆。

美國公佈最新的天文學研究結果，聲稱行星的形成時間很可能只需要300萬年，比原先預計的時間要短的多，而且既使是木星這樣巨大的氣態行星的形成時間也比大多數科學家原先估計的要快三倍。與人類的壽命相比，300萬年是一段相當長的時間，但是在宇宙時間中這不過是一眨眼的功夫。比如地球這顆行星正處於它的中年階段，已經存活了約45億年，和地球相比，圍繞著它運轉的這些存活了300萬年的行星不過是出生才一周的孩子。

弗羅裏達大學的天文學家伊莉莎白·林達(ElizabethLada)和密歇根大學的天文學家卡爾·漢塞(KarlHaisch)研究了在形成期圍繞在恒星周圍的盤狀物，推斷說行星很可能是在恒星形成後300萬年出現。這些盤狀物由宇宙塵埃和氣體構成，它們或者被正處於形成階段的行星吸入，或者構成行星的重要成份。伊莉莎白·林達表示，在最年輕的星團中，80%到90%的恒星都有盤狀物；但是當研究物件轉向存活時間較長的星團時，有盤狀物的恒星的數目隨著年齡的增長而降低；再轉到那些存活了500萬到600萬年的恒星時，那些讓研究者非常敏感的盤狀物基本上消失了。

在獵戶星座和英仙星座群中四個形成恒星的區域，它們距地球有的1000光年的距離。1光年大約有6萬億英里，是光一年當中所行走的距離。為了探測圍繞在年輕的星團中潛在的盤狀物——它們對行星的構成起著至關重要的作用——科學家們從紅外線的角度入手研究，他們發現盤狀物可以從中心恒星那兒吸收紅外線，並發散出自己的紅外線。在通常情況下，盤狀物會在三百萬年或者更短的時間裏消失，科學家們推斷象地球這樣的行星是由類似的顆粒組成，至少地球是在盤狀物形成的時期也開始形成。

2003年末，美國《科學》雜誌評出年度十大科技成就，關於宇宙伽馬射線的研究入選其中。這項研究增進了對宇宙伽馬射線爆發的理解，證實伽馬射線爆發與超新星之間存在聯繫。

6500萬年前，一顆撞向地球的小行星曾導致了恐龍的滅絕。然而據英國《新科學家》雜誌2003年披露，來自外太空的殺手遠不止小行星一個，最新科學研究顯示，早在4億年前，地球上曾經歷過另外一次生物大滅絕，而罪魁禍首就是銀河系恒星坍塌後爆發的“伽馬射線”！

在天文學界，伽馬射線爆發被稱作“伽馬射線暴”。 究竟什麼是伽馬射線暴？它來自何方？它為何會產生如此巨大的能量？  

“伽馬射線暴是宇宙中一種伽馬射線突然增強的一種現象。”中國科學院國家天文臺趙永恆研究員告訴記者，伽馬射線是波長小於0.1納米的電磁波，是比X射線能量還高的一種輻射，它的能量非常高。但是大多數伽馬射線會被地球的大氣層阻擋，觀測必須在地球之外進行。 

冷戰時期，美國發射了一系列的軍事衛星來監測全球的核爆炸試驗，在這些衛星上安裝有伽馬射線探測器，用於監視核爆炸所產生的大量的高能射線。 

偵察衛星在1967年發現了來自浩瀚宇宙空間的伽馬射線在短時間內突然增強的現象，人們稱之為“伽馬射線暴”。由於軍事保密等因素，這個發現直到1973年才公佈出來。這是一種讓天文學家感到困惑的現象：一些伽馬射線源會突然出現幾秒鐘，然後消失。這種爆發釋放能量的功率非常高。一次伽馬射線暴的“亮度”相當於全天所有伽馬射線源“亮度”的總和。隨後，不斷有高能天文衛星對伽馬射線暴進行監視，差不多每天都能觀測到一兩次的伽馬射線暴。 

伽馬射線暴所釋放的能量甚至可以和宇宙大爆炸相提並論。據趙永恆研究員介紹，伽馬射線暴的持續時間很短，長的一般為幾十秒，短的只有十分之幾秒。而且它的亮度變化也是複雜而且無規律的。但伽馬射線暴所放出的能量卻十分巨大，在若干秒鐘時間內所放射出的伽馬射線的能量相當於幾百個太陽在其一生（100億年）中所放出的總能量！ 

在1997年12月14日發生的伽馬射線暴，它距離地球遠達120億光年，所釋放的能量比超新星爆發還要大幾百倍，在50秒內所釋放出伽馬射線能量就相當於整個銀河系200年的總輻射能量。這個伽馬射線暴在一兩秒內，其亮度與除它以外的整個宇宙一樣明亮。在它附近的幾百千米範圍內，再現了宇宙大爆炸後千分之一秒時的高溫高密情形。 

然而，1999年1月23日發生的伽馬射線暴比這次更加猛烈，它所放出的能量是1997年那次的十倍，這也是人類迄今為止已知的最強大的伽馬射線暴。

成因引發大辯論 

關於伽馬射線暴的成因，至今世界上尚無定論。有人猜測它是兩個中子星或兩個黑洞發生碰撞時產生的；也有人猜想是大品質恒星在死亡時生成黑洞的過程中產生的，但這個過程要比超新星爆發劇烈得多，因而，也有人把它叫做“超超新星”。  

趙永恆研究員介紹說，為了探究伽馬射線暴發生的成因，引發了兩位天文學家的大辯論。 

在20世紀七八十年代，人們普遍相信伽馬射線暴是發生在銀河系內的現象，推測它與中子星表面的物理過程有關。然而，波蘭裔美國天文學家帕欽斯基卻獨樹一幟。他在上世紀80年代中期提出伽馬射線暴是位於宇宙學距離上，和類星體一樣遙遠的天體，實際上就是說，伽馬射線暴發生在銀河系之外。然而在那時，人們已經被“伽馬射線暴是發生在銀河系內”的理論統治多年，所以他們對帕欽斯基的觀點往往是付之一笑。 

但是幾年之後，情況發生了變化。1991年，美國的“康普頓伽馬射線天文臺”發射升空，對伽馬射線暴進行了全面系統的監視。幾年觀測下來，科學家發現伽馬射線暴出現在天空的各個方向上，而這就與星系或類星體的分佈很相似，而這與銀河系內天體的分佈完全不一樣。於是，人們開始認真看待帕欽斯基的伽馬射線暴可能是銀河系外的遙遠天體的觀點了。由此也引發了1995年帕欽斯基與持相反觀點的另一位天文學家拉姆的大辯論。 

然而，在十年前的那個時候，世界上並沒有辦法測定伽馬射線暴的距離，因此辯論雙方根本無法說服對方。伽馬射線暴的發生在空間上是隨機的，而且持續時間很短，因此無法安排後續的觀測。再者，除短暫的伽馬射線暴外，沒有其他波段上的對應體，因此無法借助其他波段上的已知距離的天體加以驗證。這場辯論誰是誰非也就懸而未決。幸運的是，1997年義大利發射了一顆高能天文衛星，能夠快速而精確地測定出伽馬射線暴的位置，於是地面上的光學望遠鏡和射電望遠鏡就可以對其進行後續觀測。天文學家首先成功地發現了1997年2月28日伽馬射線暴的光學對應體，這種光學對應體被稱之為伽馬射線暴的“光學餘輝”；接著看到了所對應的星系，這就充分證明了伽馬射線暴宇宙學距離上的現象，從而為帕欽斯基和拉姆的大辯論做出了結論。

到目前為止，全世界已經發現了20多個伽馬射線暴的“光學餘輝”，其中大部分的距離已經確定，它們全部是銀河系以外的遙遠天體。 

趙永恆研究員說，“光學餘輝”的發現極大地推動了伽馬射線暴的研究工作，使得人們對伽馬射線暴的觀測波段從伽馬射線發展到了光學和射電波段，觀測時間從幾十秒延長到幾個月甚至幾年。 

超新星再次引發爭難題一個接著一個。2003年3月24日，在加拿大魁北克召開的美國天文學會高能天體物理分會會議上，一部分研究人員宣稱它們已經發現了一些迄今為止最有力的跡象，表明普通的超新星爆發可能在幾周或幾個月之內導致劇烈的伽馬射線大噴發。這種說法一經提出就在會議上引發了激烈的爭議。  

其實在2002年的一期英國《自然》雜誌上，一個英國研究小組就報告了他們對於伽馬射線暴的最新研究成果，稱伽馬射線暴與超新星有關。研究者研究了2001年12月的一次伽馬射線暴的觀測資料，歐洲航天局的XMM—牛頓太空望遠鏡觀測到了這次伽馬射線暴長達270秒的X射線波段的“餘輝”。通過對於X射線的觀測，研究者發現了在爆發處鎂、矽、硫等元素以亞光速向外逃逸，通常超新星爆發才會造成這種現象。 

大多數天體物理學家認為，強勁的伽馬射線噴發來自恒星內核坍塌導致的超新星爆炸而形成的黑洞。麻省理工學院的研究人員通過錢德拉X射線望遠鏡追蹤了2002年8月發生的一次時長不超過一天的超新星爆發。在這次持續二十一小時的爆發中，人們觀察到大大超過類似情況的X射線。而X射線被廣泛看作是由超新星爆發後初步形成的不穩定的中子星發出。大量的觀測表明，伽馬射線噴發源附近總有超新星爆發而產生的品質很大的物質存在。 

反對上述看法的人士認為，這些說法沒有排除X射線非正常增加或減少的可能性。而且，超新星爆發與伽馬射線噴發之間存在時間間隔的原因仍然不明。 

無論如何，人類追尋來自浩瀚宇宙的神秘能量———伽馬射線暴的勢頭不會因為一系列的疑惑而減少，相反，科學家會更加努力地去探索。“作為天文學的基礎研究，這種探索對人們認識宇宙，觀察極端條件下的物理現象並發現新的規律都是很有意義的。”趙永恆研究員說。

伽馬射線幾秒內放射的能量，相當於幾百個太陽一百億年所放總能。二○○三年九月，美國有學者對奧陶紀晚期的化石標本進行了研究，他們猜測，在那個時期，一百種以上的水生無脊椎動物在一次伽馬射線爆發中從地球上永遠地消失了。研究人員表示，伽馬射線爆發可能形成酸雨氣候，使地球上的生物直接受到酸雨的侵蝕，同時，伽馬射線對臭氧層的破壞加大了紫外線的輻射強度，那些淺水域生活的無脊椎動物在紫外線的輻射下數量逐漸減少，直至從地球上滅絕。

                                        伽馬射線幾秒內放射的能量 

科學家發現第五維空間～

據俄《宇宙資訊分析高架網》報導，俄羅斯引力協會科學家在烏裏揚諾夫斯克市舉辦的宇宙學研討會上稱，人類可以沿“黑洞”在時間機器上旅行。國立莫斯科大學德米特裏·戈利采夫教授指出，宇宙學家發現了令愛因斯坦相對論受到懷疑的第五維空間。

科學家們認為，三維空間模型已經是非現實的，現在宇宙學家將時間看作第四維，而第五維指的是能量無界限。根據科學家的假設，宇宙是平坦的，而這就有可能作時光旅行。

宇宙學家認為，如果能成功建成特殊的時間機器的話，通過黑洞就可以完成這樣的旅行。這樣的時間機器將能從一個黑洞向另一個黑洞打通路程，突然出現在我們預先規定的將來，或是出現在我們預先規定的過去。存在這樣一種可能性，即通過相反途徑很容易返回到我們的空間中來。

雖然現在時間機器還沒有發明出來，但是戈利采夫教授指出，黑洞已經能在實驗室條件下產生。

               2011-06-23 09:37來源:俄《宇宙資訊分析高架網》