流浪恒星隊(duì)伍龐大：宇宙一半恒星或在星系之外

這張資料照片顯示的是一顆最古老恒星（箭頭指示處）。這顆恒星編號(hào)SMSS J031300.36-670839.3，距離地球大約6000光年。新華社/法新

參考消息網(wǎng)報(bào)道 加州理工學(xué)院的研究人員提出了一項(xiàng)獨(dú)特理論，稱宇宙中一半的恒星可能位于星系之外，以“孤獨(dú)恒星”的形式存在。如果能夠證實(shí)這一發(fā)現(xiàn)，將解開(kāi)困擾天文學(xué)界數(shù)十年的宇宙中“丟失的物質(zhì)”之謎。相關(guān)研究結(jié)果已刊登在最新一期《科學(xué)》雜志上。

據(jù) 西班牙《阿貝賽報(bào)》11月25日?qǐng)?bào)道，由于“孤獨(dú)恒星”發(fā)出的光非常微弱，所以此前天文學(xué)家們一直沒(méi)能覺(jué)察到它們的存在。沒(méi)有人知道這些已經(jīng)存在的“孤獨(dú) 恒星”，盡管天文學(xué)家多年來(lái)一直懷疑“在星系之外”可能有比想象多得多的東西?，F(xiàn)在，利用新技術(shù)天文學(xué)家終于發(fā)現(xiàn)了這些“流浪的恒星”，而且隊(duì)伍龐大。這 一發(fā)現(xiàn)將有助于科學(xué)家解開(kāi)宇宙中“丟失的物質(zhì)”之謎。

所有天文學(xué)家都十分清楚，天文學(xué)界尚未找出足夠多的“質(zhì)量”來(lái)解釋為何宇宙能夠連在一起保持一個(gè)整體。大部分尚未被發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量由“暗物質(zhì)”構(gòu)成，它們不會(huì)發(fā)出任何輻射，因此也不能被人類的工具直接觀測(cè)到。但單就普通物質(zhì)而言，比例并不平衡。

實(shí)際上，盡管一些估計(jì)認(rèn)為宇宙中的普通物質(zhì)占宇宙全部質(zhì)量的將近5%(暗物質(zhì)應(yīng)該占23%)，但天文學(xué)家能觀測(cè)到的普通物質(zhì)只有2.5%。

這是一個(gè)巨大的“缺口”，也是“丟失的普通物質(zhì)”之謎的理論基礎(chǔ)，這不能與神秘的暗物質(zhì)相混淆。無(wú)論人類怎樣努力，都無(wú)法通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到暗物質(zhì)，因?yàn)樗鼈儾⒉话l(fā)光。但是人們卻可以看到那些丟失的普通物質(zhì)——如果知道它們?cè)谀睦锏脑挕?/p>

很多年來(lái)天文學(xué)界一直在努力尋找“丟失的普通物質(zhì)”的蹤影。有人認(rèn)為它們可能藏在黑洞里。也有人認(rèn)為它們可能以“恒星尸體”的形式存在。即便通過(guò)“哈勃”望遠(yuǎn)鏡對(duì)太空進(jìn)行一次徹底認(rèn)真地掃描，也無(wú)法發(fā)現(xiàn)這些“多余的”物質(zhì)到底在哪里。

這讓加州理工學(xué)院的天文學(xué)家們開(kāi)始考慮，能不能調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)角度，對(duì)準(zhǔn)那些大的光源，如整個(gè)星系，這或許是找到它們的最佳方式。因?yàn)槿绻@些物質(zhì)根本不存在于星系之內(nèi)，而是之外呢？

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“宇宙紅外線背景實(shí)驗(yàn)”衛(wèi)星(CIBER)，用一種與以往完全不同的角度來(lái)解決這一問(wèn)題。不光測(cè)量具體點(diǎn)的光源，而是來(lái)自 空間的特定部分的所有光源。用這種方式，即便是最微弱和彌散性的不能單獨(dú)被發(fā)現(xiàn)的光源也能被看到。這就好比在一個(gè)足球場(chǎng)內(nèi)，通過(guò)人群發(fā)出的喧嘩聲來(lái)估算觀 眾的人數(shù)，而不是一個(gè)人挨著一個(gè)人地?cái)?shù)數(shù)。

顯然這樣的方法無(wú)法在地球完成，因?yàn)榇髿馐亲畲蟮恼系K。使用太空望遠(yuǎn)鏡也不太適當(dāng)，因?yàn)橐曇疤?。研究?fù)責(zé)人邁克爾·曾科夫指出，“‘哈勃’望遠(yuǎn)鏡的視野只有一張小郵票那么大，而‘宇宙紅外背景實(shí)驗(yàn)’衛(wèi)星的視野則是滿月的20倍”。

為了能拍攝到一張曝光足夠長(zhǎng)的照片，研究團(tuán)隊(duì)將設(shè)備加載在火箭上，并將其發(fā)射到距地面300千米的高度，從而遠(yuǎn)離大氣層。然后當(dāng)火箭開(kāi)始向地球下墜時(shí)，一臺(tái)攝像機(jī)就可以拍攝到7分鐘曝光長(zhǎng)度的照片，用兩個(gè)分光計(jì)測(cè)量收集到的光源在不同紅外線色帶上的強(qiáng)度。

“宇宙紅外線背景實(shí)驗(yàn)”衛(wèi)星可以一次性測(cè)量星系內(nèi)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的光源。然后研究人員在排除掉來(lái)自已知星系的光源，只留下理論上任何物質(zhì)也沒(méi)有的空間的光源。最后 研究人員發(fā)現(xiàn)，這些星系之間的空間并不完全是黑的，而是從深處發(fā)出微弱如幽靈般的光輝，目前尚無(wú)法解釋這“深處”到底是哪里。

唯一可能的解釋是，這些“多余的”光來(lái)自于星系以外的恒星。雖然光線太弱，以至于無(wú)法單個(gè)地區(qū)分開(kāi)來(lái)自哪些恒星，但卻足以讓“宇宙紅外線背景實(shí)驗(yàn)”衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到它們發(fā)出的混合光亮。

這些恒星是如何到了星系以外的地方呢？眾所周知，恒星通常誕生于星系之內(nèi)，但幾十年前天文學(xué)界也已經(jīng)知道，當(dāng)兩個(gè)星系發(fā)生碰撞后，許多恒星就會(huì)受到“重力碰撞”，把它們集體推到星系以外的地方。

曾科夫認(rèn)為，如果這些恒星也有自己的行星，上面的智能生命體“一定會(huì)感到非常孤獨(dú)，因?yàn)樗鼈兩钤诩捌浜诎档沫h(huán)境中”。

這些“孤獨(dú)恒星”能否填上那2.5%的缺口呢？研究人員認(rèn)為答案是肯定的。事實(shí)上，通過(guò)“宇宙紅外線背景實(shí)驗(yàn)”衛(wèi)星測(cè)量的結(jié)果顯示50%的恒星處于星系以外。但是要想最終揭開(kāi)“丟失的物質(zhì)”之謎還要進(jìn)行更多的研究。