摘要：太空中有很多奇特的事物和現(xiàn)象，SPACE.com將主要介紹其中10個(gè)最為奇特的景象——包括暗物質(zhì)、星系相食和類星體等。

太空奇景前10

宇宙空間是個(gè)匪夷所思的所在，接下來(lái)隨我去看看這些宇宙奇景吧。

反物質(zhì)

就像超人有他的邪惡化身比扎羅（Bizzaro）一樣，組成正常物質(zhì)的粒子也有自己的另一面。舉個(gè)例子，電子有負(fù)電荷，而其對(duì)立面則是正電荷。按照愛(ài)因斯坦質(zhì)能等價(jià)理論¹，物質(zhì)與反物質(zhì)相互碰撞時(shí)，二者會(huì)按E=mc2的方程式轉(zhuǎn)化成純能量。一些未來(lái)主義的宇宙飛船設(shè)計(jì)就采用了反物質(zhì)引擎。

微黑洞

如果最新的“膜宇宙”萬(wàn)有引力理論成立，那就是說(shuō)太陽(yáng)系中散布著成千上萬(wàn)個(gè)微型黑洞，每個(gè)微型黑洞都只有原子核那么大。與其它較大的黑洞不同，這些微型黑洞都是大爆炸時(shí)期的遺留物，由于它們都與第五度空間有著密切聯(lián)系，所以都對(duì)時(shí)空有著不同的影響。

宇宙微波背景

宇宙微波背景通常被稱為CMB，這種放射物也是大爆炸產(chǎn)生宇宙時(shí)的遺留物，首次發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是宇宙中普遍存在的無(wú)線電噪聲。CMB是從理論上證明宇宙大爆炸存在的最有力證據(jù)。最近，威爾金森微波各向異性探測(cè)器²（WMAP）進(jìn)行了一系列精密測(cè)量，最終認(rèn)定CMB的溫度是零下455華氏度（零下270攝氏度）。

暗物質(zhì)

科學(xué)家認(rèn)為宇宙中大部分物質(zhì)都是由暗物質(zhì)組成的，但是以目前的科學(xué)技術(shù)既不能觀測(cè)到其形成過(guò)程，也無(wú)法驗(yàn)證這一說(shuō)法?？茖W(xué)家關(guān)于物質(zhì)組成的猜想從輕質(zhì)中微子到無(wú)形的黑洞，眾說(shuō)紛紜。有些科學(xué)家質(zhì)疑黑洞的真實(shí)性，并提出，若對(duì)地心引力有更深刻的理解，就能解開(kāi)關(guān)于暗物質(zhì)的種種疑團(tuán)了。

系外星球

20世紀(jì)90年代初期，人們所知道的行星還只限于太陽(yáng)系中那熟悉的幾顆。到2010年11月，天文學(xué)家已經(jīng)觀測(cè)到500多顆太陽(yáng)系外行星，從不能稱之為星球的龐大氣團(tuán)到繞昏暗的紅矮星³運(yùn)轉(zhuǎn)的體積較小的巖石星球，真是五花八門(mén)?？茖W(xué)家仍在繼續(xù)尋找第二個(gè)地球。天文學(xué)家普遍認(rèn)為利用更為完善的科學(xué)技術(shù)我們終將找到另一個(gè)與地球相似的星球。

重力波

重力波是艾伯特．愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論所預(yù)言的時(shí)空中畸變的產(chǎn)物。重力波以光速傳播，但是這種波非常微弱，科學(xué)家只能探測(cè)到黑洞合并（比如，上面的宇宙大爆炸）等巨大的宇宙現(xiàn)象中產(chǎn)生的重力波。激光干涉引力波天文臺(tái)⁴（LIGO）和激光干涉空間天線⁵（LISA）是兩款針對(duì)難以探測(cè)的重力波的探測(cè)儀。

星系相食

就像地球上的生物一樣，星系之間也會(huì)“互食”并隨著時(shí)間的推移進(jìn)化。銀河系與仙女座星系相鄰，仙女座星系就正在吞噬銀河系的一顆衛(wèi)星。仙女座星系散布著超過(guò)12個(gè)星團(tuán)，都是宇宙中星系相食的結(jié)果。上面這張圖片就是對(duì)仙女座星系與銀河相食的模擬，預(yù)計(jì)這種碰撞將發(fā)生在30億年后。

中微子

中微子實(shí)質(zhì)上是無(wú)質(zhì)量的、呈電中性的基本粒子，它們可以穿過(guò)數(shù)英里的距離而不和任何物質(zhì)相互作用。當(dāng)你讀到這句話的時(shí)候，就有一些這樣的粒子穿過(guò)你的身體哦。這些幽靈般的粒子是由燃燒著的無(wú)害星球的內(nèi)部火焰產(chǎn)生的，即將消失的星球上發(fā)生的超新星爆炸也會(huì)產(chǎn)生這種粒子。人們將探測(cè)儀嵌入海底的地下或者冰川中，冰立方⁶就是一個(gè)中微子探測(cè)項(xiàng)目。

類星體

這些明亮的光芒從我們能觀測(cè)到的宇宙邊緣傳來(lái)，幫助科學(xué)家了解形成初期還處于混亂狀態(tài)的宇宙。類星體釋放出的能量比幾百個(gè)星系合并釋放出的能量還要多。人們普遍認(rèn)為類星體是遙遠(yuǎn)的星系核心的巨大黑洞。

圖為類星體3C 273，攝于1979年。

真空能量

量子力學(xué)告訴我們，與表面現(xiàn)象相反，真空是一個(gè)泡泡構(gòu)成的“虛擬”的亞原子粒子，不斷破滅又不斷再生。這種轉(zhuǎn)瞬即逝的粒子使得每立方厘米的空間都充滿著某一種能量，根據(jù)廣義相對(duì)論，這些能量產(chǎn)生了一種反重力的力量，能把宇宙空間隔開(kāi)。然而，沒(méi)人知道究竟是什么導(dǎo)致宇宙加速膨脹。

譯者注：

1. 質(zhì)能等價(jià)理論（Mass energy equivalence theory）是愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論最重要的推論，即著名的方程式E=mC^2，式中為E能量，m為質(zhì)量，C為光速；也就是說(shuō)，一切物質(zhì)都潛藏著質(zhì)量乘于光速平方的能量。由此可以解釋為什么物體的運(yùn)動(dòng)速度不可能超過(guò)光速。

2. 威爾金森微波各向異性探測(cè)器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，簡(jiǎn)稱WMAP）是美國(guó)宇航局的人造衛(wèi)星，目的是探測(cè)宇宙中大爆炸后殘留的輻射熱，2001年6月30日，WMAP搭載德?tīng)査蘒I型火箭在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射升空。

3. 紅矮星(red dwarf)：是指表面溫度低、顏色偏紅的矮星，尤指主序星中比較“冷”的M型及K型恒星，這些恒星質(zhì)量在0.8 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量以下，表面溫度為2,500至5,000 絕對(duì)溫度。除太陽(yáng)外最接近地球的恒星—比鄰星（Proxima Centauri)—便是一顆紅矮星。它們也擁有較長(zhǎng)的壽命。質(zhì)量低于0.35太陽(yáng)質(zhì)量的紅矮星會(huì)有充分的對(duì)流，氦元素會(huì)在恒星內(nèi)部均勻分布，而不會(huì)在核心累積，紅矮星不會(huì)膨脹成紅巨星，而逐步收縮，直至氫氣耗盡。它們會(huì)保持穩(wěn)定的光度和光譜持續(xù)數(shù)千億年，由于現(xiàn)在宇宙的年齡有限，還沒(méi)有紅矮星發(fā)展到之后的階段。

4. 引力波觀測(cè)激光干涉儀 (LIGO，Laser Interferometer Gravitation wave Observatory)，位于美國(guó)的 LIGO 觀測(cè)所擁有兩套干涉儀，一套安放在路易斯安娜州的李文斯頓，另一套在華盛頓州的漢福。在李文斯頓的干涉儀有一對(duì)封閉在 1.2 米直徑的真空管中的 4 公里長(zhǎng)的臂，而在漢福的干涉儀則稍小，只有一對(duì) 2 公里長(zhǎng)的臂。這二套 LIGO 干涉儀在一起工作構(gòu)成一個(gè)觀測(cè)所。這是因?yàn)榧す鈴?qiáng)度的微小變化、微弱地震和其它干擾都可能看起來(lái)像引力波信號(hào)，如果是此類干擾信號(hào)，其記錄將只出現(xiàn)在一臺(tái)干涉儀中，而真正的引力波信號(hào)則會(huì)被兩臺(tái)干涉儀同時(shí)記錄。所以，科學(xué)家可以對(duì)二個(gè)地點(diǎn)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得知哪個(gè)信號(hào)是噪聲。LIGO 從 2003 年開(kāi)始收集數(shù)據(jù)。它是目前全世界最大的、靈敏度最高的引力波探測(cè)所。一系列的升級(jí)計(jì)劃將更進(jìn)一步提高其靈敏度。

5. 激光干涉空間天線（LISA，Laser Interferometer Space Antenna），是一個(gè)由美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）和歐洲空間局（ESA）合作的引力波探測(cè)計(jì)劃，目前仍在設(shè)計(jì)階段，計(jì)劃于2015年投入運(yùn)行，這將是人類第一座太空中的引力波天文臺(tái)。LISA也是美國(guó)國(guó)家航空航天局的“超越愛(ài)因斯坦”（Beyond Einstein program）項(xiàng)目的一部分?！俺綈?ài)因斯坦”是一組實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論理論的計(jì)劃，其中包含兩個(gè)空間天文臺(tái)（HTXS——X射線天文臺(tái)和LISA）和數(shù)個(gè)以宇宙學(xué)相關(guān)觀測(cè)為目的的探測(cè)器。LISA將利用激光干涉的方法精確測(cè)量信號(hào)相位，從而對(duì)于來(lái)自宇宙間遙遠(yuǎn)的引力波源的低頻且微弱的引力波進(jìn)行探測(cè)。這將對(duì)引力波天文學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，廣義相對(duì)論的一些實(shí)驗(yàn)觀測(cè)以及早期宇宙的天體物理學(xué)和宇宙學(xué)研究有重要意義。

6. IceCube中微子探測(cè)器是位于南極阿蒙森-斯科特站冰蓋以下的三維大氣簇射陣列，由美德等10國(guó)共同建設(shè)維護(hù)，主要目標(biāo)用來(lái)探測(cè)地外高能中微子源，為理解高能宇宙射線打開(kāi)一扇新的窗口。IceCube單個(gè)DOM探測(cè)器以分布在冰面上的1平方公里的探測(cè)器 (81個(gè)站點(diǎn)，324個(gè)探測(cè)器) 組成的IceTop部分；在冰面下方，是由一系列“繩索”懸吊著的一系列探測(cè)器，這些探測(cè)器在冰面以下1.45到2.45公里處組成的1立方公里的探測(cè)器陣列 (IceCube Array)，一共有86條“繩索” ，每條上面有60個(gè)光學(xué)探測(cè)器 (稱為DOM：digital optical modules，數(shù)字化光學(xué)模塊)；其中還有被稱為DeepCore的8條“繩索”上面的480個(gè)專門(mén)為探測(cè)低能量中微子優(yōu)化的探測(cè)器子陣列。