宇宙的構(gòu)成

宇宙是一個廣闊而迷人的地方。當天文學家考慮它是由什么構(gòu)成的時,它們可以最直接地指向它包含的數(shù)十億個宇宙。這些中的每一個都有數(shù)百萬或數(shù)十億甚至數(shù)萬億顆恒星。這些恒星中有許多有行星。還有氣體和灰塵云。

在宇宙之間,似乎很少有"東西",一些地方存在熱氣云,而其他地區(qū)幾乎是空的空隙。所有這些都是可以檢測到的材料。那么,使用無線電,紅外線和x射線天文學來觀察宇宙并以合理的精度估算宇宙中的發(fā)光質(zhì)量(我們可以看到的材料)有多困難?

檢測宇宙"東西"

既然天文學家有高度敏感的探測器,他們在計算宇宙的質(zhì)量和組成這個質(zhì)量方面正在取得重大進展。但那'不是問題。他們的答案'重新獲得'這是有意義的。他們的方法是把質(zhì)量加起來是錯誤的(不太可能)還是還有其他東西;還有其他可以的東西't?為了理解這些困難,了解宇宙的質(zhì)量以及天文學家如何測量宇宙非常重要。

Measuring Cosmic Mass

宇宙質(zhì)量的**證據(jù)之一就是宇宙微波背景(CMB)。它'不是物理的"屏障"或類似的任何東西。相反,它是可以使用微波探測器測量的早期宇宙的一個條件。CMB可以追溯到大爆炸后不久,實際上是宇宙的背景溫度。把它看作是可以從各個方向在整個宇宙中檢測到的熱量。它并不像太陽發(fā)出的熱量或從地球上發(fā)出的熱量。相反,它是一種非常低的溫度在2.7攝氏度下測量。當天文學家去測量這個溫度時,他們看到很小但重要的波動遍布整個背景"熱"。然而,它存在的事實意味著宇宙本質(zhì)上是"平坦"。這意味著它將永遠擴展。

那么,這種平坦度對于計算宇宙的質(zhì)量意味著什么?從本質(zhì)上講,給定宇宙的測量尺寸,這意味著必須有足夠的質(zhì)量和能量存在于其中才能使其成為"平坦"。問題是什么?那么,當天文學家加上所有的"正常"物質(zhì)(如恒星和宇宙,加上宇宙中的氣體時,'僅為平面臨界密度的約5%宇宙需要保持平坦。物業(yè)小知識

這意味著95%的宇宙尚未被發(fā)現(xiàn)。它'在那里,但它是什么?它在哪里?科學家說,它以暗物質(zhì)和暗能量的形式存在。

宇宙的組成

我們可以看到的質(zhì)量被稱為"baryonic"物質(zhì)。它是行星,宇宙,氣體云和星團。可以看到的質(zhì)量被稱為暗物質(zhì)。還有可以測量的能量(光);有趣的是,還有所謂的"暗能量。&##34;沒有人對這是什么有很好的了解。

那么,宇宙是什么組成的,百分比是多少?這里'是宇宙中當前質(zhì)量比例的分解。

宇宙中的重元素

首先,有沉重的元素。它們約占宇宙的0.03%。宇宙誕生后近五十億年來,**存在的元素是氫和氦,它們很重。

然而,在恒星出生,生活和死亡之后,宇宙開始播種比氫和氦重的元素,這些元素是"煮熟的"內(nèi)星。當恒星在其核心中融合氫(或其他元素)時會發(fā)生這種情況。Stardeath通過行星狀星云或超新星爆炸將所有這些元素傳播到太空。一旦他們分散到太空。它們是構(gòu)建下一代恒星和行星的主要材料。

然而,這是一個緩慢的過程。即使在它誕生后近140億年,宇宙中**一小部分質(zhì)量也是由比氦重的元素組成的。

中性粒細胞

Neutrinos也是宇宙的一部分,盡管只有大約0.3%。這些是在恒星核心的核融合過程中產(chǎn)生的,中性粒子幾乎是以幾乎光速傳播的無質(zhì)量粒子。加上它們?nèi)狈﹄姾?,它們的微小質(zhì)量意味著它們不容易與質(zhì)量相互作用,除了直接影響原子核。測量中性粒細胞不是一件容易的事。但是,它使科學家能夠很好地估計我們太陽和其他恒星的核融合率,以及估計宇宙中的總中性粒子數(shù)量。

當觀星者盯著夜空時,看到的大部分都是星星。它們占宇宙的約0.4%。然而,當人們甚至看到來自其他宇宙的可見光時,他們看到的大部分都是恒星。似乎奇怪的是,它們只占宇宙的一小部分。

Gases

那么,什么比恒星和中性粒更豐富?事實證明,在百分之四的情況下,氣體構(gòu)成了宇宙的一個更大的部分。它們通常占據(jù)星之間的空間,就此而言,占據(jù)整個星團之間的空間。星間氣體主要是自由元素氫和氦,構(gòu)成了宇宙中可以直接測量的大部分質(zhì)量。這些氣體是用對無線電敏感的儀器檢測出來的nfrared和x射線波長。

黑質(zhì)

宇宙中第二豐富的東西是沒有人發(fā)現(xiàn)過的東西。然而,它占宇宙的約22%??茖W家們分析了星團的運動(旋轉(zhuǎn))以及星團簇中星團的相互作用,發(fā)現(xiàn)存在的所有氣體和塵埃都不足以解釋外觀和宇宙的運動。事實證明,這些星團中80%的質(zhì)量必須是"暗"。也就是說,它'在任何波長的光,通過伽馬射線無線電中都無法檢測到。那'為什么這個"東西"被稱為"暗物質(zhì)"

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這個神秘群眾的身份?未知。**的候選者是冷暗物質(zhì),理論上它是一種類似于中性粒的粒子,但質(zhì)量更大。據(jù)認為,這些粒子,通常被稱為弱相互作用的大粒子(WIMPs),是由早期galaxy形成的熱相互作用引起的。但是,到目前為止,我們還無法直接或間接檢測暗物質(zhì)或在實驗室中創(chuàng)建暗物質(zhì)。

暗能量

宇宙中最豐富的物質(zhì)不是暗物質(zhì),恒星或宇宙或氣體和塵埃云。它'它被稱為"暗能量"它占宇宙的73%。事實上,暗能量根本不是't(可能)甚至是巨大的。哪個分類"mass"有些令人困惑。那么,它是什么?可能它'是時空本身的一個非常奇怪的屬性,甚至可能是一些無法解釋的(迄今為止)能量場滲透到整個宇宙中?;蛘哌@兩件事都沒有。沒有人知道。只有時間和批次以及更多數(shù)據(jù)才能說明。

由Carolyn Collins Petersen編輯和更新。