据美国趣味科学网站11月10日报道,一架承担着绘制迄今为止最大的宇宙地图任务的望远镜证实了一个残酷但并不令人惊讶的事实:没有什么是永恒的,11月的冷雨不是,甚至宇宙本身也不是。
利用欧洲航天局的欧几里得空间望远镜和赫歇尔空间天文台提供的大量观测资料,一个由175名研究人员组成的团队对宇宙温度进行了迄今为止最全面的解读。通过研究200多万个星系中的星尘发出的热量,该团队发现,在过去100亿年宇宙历史中,星系温度略有降低,恒星形成速度也有所放缓。
这些研究人员认为,这些微小但明显的下降趋势暗示着宇宙增长高峰期已经结束。虽然距离宇宙死期还有一段令人难以想象的漫长时间,但上述新研究成果表明,就恒星形成速度而言,从现在开始,一切都在走下坡路。
研究论文作者之一、不列颠哥伦比亚大学宇宙学家道格拉斯·斯科特在一份声明中说:“从现在开始,宇宙将日趋寒冷、死寂。数十亿年来,星系中的尘埃数量和尘埃温度一直在下降,这意味着我们已经度过了恒星形成的最高峰时期。”
这项研究已提交给《天文和天体物理学》周刊,现在可作为未经同行评审的预印本进行查阅。
今年3月,欧洲航天局最近启用的欧几里得空间望远镜发布了其首批重要数据,包括对延伸至宇宙深处超过105亿光年的2600万个星系的观测数据。这只是该望远镜绘制迄今为止最大宇宙三维地图任务的第一阶段,其最终目标是绘制约覆盖三分之一夜空面积的15亿个星系。
在新研究中,研究人员查阅了欧几里得空间望远镜首次数据发布中收录的260万个星系,并将它们与欧洲航天局的赫歇尔空间天文台(2009年至2013年运行)的档案观测数据结合起来。欧几里得空间望远镜的一对机载仪器主要用于记录可见光和近红外光,而赫歇尔空间天文台的仪器检测的是远红外光。因此,将这些数据结合起来使研究团队得以研究星尘在广泛波长范围内发出的热量,从而提供了迄今为止最全面的星系温度测量结果。
研究论文主要作者、不列颠哥伦比亚大学博士后研究员莱利·希尔在声明中说:“通过将这些数据结合起来,得到如此庞大的星系样本……我们能够得出迄今为止在统计学上最可靠的计算结果。”
该团队发现,在过去100亿年间,星系的平均温度只略微下降了10开尔文。虽然像太阳这样的恒星在熊熊燃烧,温度超过100万开尔文,但星系的大部分地方是真空,这意味着它们的平均温度要低得多。研究人员发现,在新研究中观察到的最早期星系的平均温度约为35开尔文。
研究团队指出,这是一个很小的变化,但星尘的热量与恒星形成直接相关。温度较高的星系往往有着较高的恒星形成率,因为它们包含更多高温的大质量恒星。出于相同原因,平均而言,恒星形成较少的星系往往温度较低。该团队的研究进一步证实了这种相关性,并证明整个宇宙的恒星形成速度正缓慢降低。
在地球上,尘埃或许令人烦恼,但尘埃对恒星的生命周期至关重要。当气体和尘埃云变得如此致密、以至在自身引力作用下坍缩、并在此过程中升温和旋转时,恒星就诞生了。如果其中一个坍缩的团块变得足够炽热、足够致密,其核心便会触发核聚变,从而形成恒星。最终,当这颗恒星在数十亿年后耗尽其核燃料时,它将以超新星的形式爆炸,向周围喷出更多尘埃,为下一代恒星的形成提供原料。
星系能够通过多种方式耗尽形成恒星的物质:例如在星系合并过程中,它们的气体供应可能会被切断,或者超大质量黑洞爆发会将其恒星形成物质猛烈地抛射到太空中等。最终,缺乏足够恒星形成物质的星系会被淬灭:燃料耗尽,注定走向消亡。
新研究结果暗示,我们的宇宙正处于被彻底淬灭的道路上,但同样,要在一段漫长得不可思议的时间后。在银河系淬灭前很久,地球的太阳就会耗尽燃料并爆炸,而像黑洞这样的更大质量天体将在此后再存在若干亿年。(编译/裘芳)
