宇宙之最說明文

　　宇宙之“八最”

　　最燙、最冷、最快、最亮、最圓、最暗、最密、最大……無窮的宇宙還有多少奧秘?讓我們來看看宇宙最壯觀的一些玩意兒。

　　最燙

　　哪怕1萬億K，也算不上宇宙最高溫。

　　前往宇宙中最熱之地的旅程，一定得首先經(jīng)過太陽。身為太陽系的烈焰中心，太陽表面溫度高達(dá)580K(K表示開氏度單位，開氏度K與攝氏度C之間的換算公式是K=273+C)。不過，就算溫度如此之高，太陽也并非是宇宙溫度的創(chuàng)紀(jì)錄者。藍(lán)超巨星用自己比太陽更大的質(zhì)量壓縮內(nèi)核，為內(nèi)部的核反應(yīng)司爐，溫度超過50000K。

　　但50000K也算不了什么，一些白矮星的溫度超過了它。白矮星是較小的恒星在燃盡自身能源后剩下的致密熱球，它們被稱為宇宙的灰燼，其中一個(gè)灰燼一HD62166的溫度高達(dá)200000K，它用自己耀眼得“痛苦”的大氣層點(diǎn)亮了一片巨大的星云。

　　墜入一顆恒星內(nèi)部，你會(huì)發(fā)現(xiàn)更熱的煉獄。最大超巨星的內(nèi)核溫度可能超過10億K。對(duì)一顆穩(wěn)定的恒星來說，溫度上限的理論值約為60億 K。在這樣的溫度下，恒星內(nèi)部的物質(zhì)開始釋放光子，這些光子的能量高得極具危險(xiǎn)性，它們相撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子和正電子對(duì)，其結(jié)果就是在一次巨大爆發(fā)中消滅恒星的時(shí)空反應(yīng)。

　　2007年，科學(xué)家首次觀測到疑似這類的“成對(duì)一不穩(wěn)定超新星”。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家注意到了一次明亮且持續(xù)時(shí)間異常久的恒星爆發(fā)，這暗示存在一顆很大的恒星，這個(gè)“很大”遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過科學(xué)家此前認(rèn)為的恒星可能的最大體積。

　　在超新星爆發(fā)期間，恒星溫度可以短暫躍升到大大超過60億K。大麥哲倫云是距離地球大約16萬光年的我們銀河系的一個(gè)衛(wèi)星星系，1987年，科學(xué)家觀測到這里的一顆恒星出現(xiàn)爆發(fā)，在地球上探察到的這次爆發(fā)產(chǎn)生的中微子表明，這顆恒星的內(nèi)部溫度竟然高達(dá)約2000億K。

　　然而，與產(chǎn)生一次伽馬射線暴的溫度相比這也不值一提。伽馬射線暴是超高能量光線的短暫閃耀，運(yùn)用特別調(diào)制的望遠(yuǎn)鏡一天可觀測到一兩次。伽馬射線暴被認(rèn)為是黑洞誕生的標(biāo)志，當(dāng)一顆巨型恒星的內(nèi)核坍塌或者當(dāng)兩顆超高密度的中子星碰撞時(shí)就會(huì)形成黑洞。引力能可以某種形式轉(zhuǎn)化成由伽馬射線和其他輻射構(gòu)成的一股致密的巨大光柱，這一過程的細(xì)節(jié)迄今仍不明朗，但它一定與被加熱到1萬億(10的12次方)K左右溫度的由相對(duì)論粒子構(gòu)成的一個(gè)巨大火球有關(guān)。

　　而在地球上，有一個(gè)地方甚至比1萬億K還熱。這就是位于瑞士日內(nèi)瓦郊外地下1130米左右深度的一個(gè)探測器洞穴。在這里，從2010年 11月8日～12月6日，鉛原子核由歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)首次砸在一起，由此模擬宇宙開篇的一些場景。其結(jié)果是產(chǎn)生了溫度高達(dá)數(shù)萬億K(迄今為止在地球上記錄到的最高溫度)的亞原子火球。

　　這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)于“宇宙極端高熱之地在哪里?”這個(gè)問題給出了線索。它不是在現(xiàn)在、在這里，而是在以往、在那里——宇宙大爆炸的腹心，一個(gè)由溫度和密度組成、宇宙由此發(fā)端的奇點(diǎn)，其最高溫度恐怕得以10的32次方來計(jì)量，在這個(gè)數(shù)量級(jí)上現(xiàn)有的物理學(xué)知識(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。

　　最冷

　　哪怕只有1K，也算不上宇宙最低溫。

　　太空本身既不熱又不冷。在缺少帶熱振動(dòng)的東西的條件下，溫度毫無意義。不過，太空中確實(shí)有豐富的冷東西。

　　在我們的太陽系里，最冷的地方可以說近在眼前。2009年，美國宇航局“月球勘測者軌道器”發(fā)現(xiàn)，在月球南極附近太陽光照不進(jìn)的永凍坑中，溫度竟然只有33K(-240℃)，比在既陰暗又遙遠(yuǎn)的冥王星上探察到的溫度還低。隨著探測范圍的擴(kuò)大和測量精度的提高，這項(xiàng)紀(jì)錄完全有可能被改寫，一些更加遠(yuǎn)離太陽的衛(wèi)星或矮行星可能有著自己的永凍坑。

　　出了太陽系，肯定有一些更寒冷的巖石，而其中最冷的“孤魂野鬼”很可能存在于星系際空間。由于只被宇宙大爆炸后微弱的微波余輝和遙遠(yuǎn)星光的微亮加溫，這些天體的溫度可能不超過3K。因?yàn)闇囟葍H為2.7K的微波背景沐浴著整個(gè)宇宙，你也許會(huì)認(rèn)為再?zèng)]有比這更冷的了。但實(shí)際情況是，距離我們 5000光年、被稱為回飛鏢星云的一團(tuán)氣云的溫度只有1K。這團(tuán)星云正迅速膨脹，并在此過程中不斷降低自身氣體的溫度，其降溫方式與家用電冰箱或空調(diào)器中冷卻劑的膨脹降溫是一樣的。

　　回飛鏢星云能否保住自己在已知天然物體中的最冷頭銜還有待觀察，但在創(chuàng)造最冷方面人類輕而易舉地勝過了大自然。2003年，在美國麻省理工學(xué)院一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，一團(tuán)鈉原子云被降溫到0.45納開，也就是不到絕對(duì)零度(-273℃)以上10億分之0.5K。如此低的溫度在宇宙中迄今未被見到，甚至就連這么低的溫度對(duì)宇宙有什么用處或者有沒有用處這個(gè)問題也至今沒有答案。

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