【菜科解读】

#头条创作挑战赛#

当你走在沙滩上，温柔细腻的沙子拂过你的脚尖，此时的你是否会有这样一个奇妙的想法：宇宙中的恒星是否也如地球上的沙子一样多？

恒星是宇宙的重要组成部分，所以很多人都好奇，宇宙中到底有多少恒星呢？

恒星比沙子还不值钱

首先我们需要知道的是，目前人类口中直径为936亿光年的宇宙其实是可观测宇宙，简单来说就是人类所能观察到的最大宇宙空间，由于宇宙每时每刻都在不断膨胀，所以可观测宇宙以外的范围人类是无法观测到的。

明白这个概念之后，我们就以可观测宇宙空间内的恒星与沙子做一下对比。

可观测宇宙

首先地球上的沙子主要存在于地壳区域，当然组成地壳的部分并不只有沙子，还有其它岩石或者金属，按照这个思路，科学家们按照地球上陆地的覆盖面积，以沙子层平均厚度为6米来计算，最终大约计算出地球上沙子的总数量大约为2500万亿亿粒。

那么接下来我们来估算一下宇宙中恒星的数量，恒星是包含在各个星系之中的，而在宇宙中最为我们熟知的星系包括人类所在的银河系、仙女系、触须星系、赛格二号星系等，虽然都是星系，但是不同星系之间的大小却不同。

比如仙女系的大小是银河系的1.6倍，而赛格二号星系又比仙女系小一些，所以基于这种情况，科学家就用银河系的大小作为星系的平均值来进行估算宇宙中恒星的总数量。

银河系内的恒星大约有3000亿颗，而根据科学家的推测，宇宙中又有2万亿个星系，我们取银河系的恒星数量为平均值，最终算出来宇宙中的恒星数量大约有6000万亿亿颗。

通过粗略的计算我们得知，宇宙中的恒星比地球上的沙子还要多，虽然真实的情况会与计算的结果出现误差，但是地球上的沙子毕竟是有限的，而宇宙中的恒星却是无限的。

在宇宙不断膨胀和星系不断诞生的条件下，恒星的数量也在猛增。

新恒星如何诞生？

宇宙每时每刻都在发生着变化，而恒星的数量也是变数之一。

恒星不是永恒的，如果体内用于核聚变的元素耗尽，那么恒星的生命也将走到尽头，无论是成为白矮星、中子星还是巨大的黑洞，这都是恒星们的归宿。

不过有逝去便会有新生，虽然宇宙中的恒星随着时间的推移会走向死亡，但同时有大量的恒星也会诞生于这广袤的宇宙之中。

而孕育恒星的摇篮，便是以创生之柱为代表的尘埃星云。

我们以太阳为例，根据科学家的推测，50亿年前的太阳还未出生，太阳系所在的位置只是一片尘埃星云。

有一天，在距离这片尘埃星云不远的地方，发生了一次超新星爆炸，强大的冲击力像一剂催化剂冲进了太阳系所在的星云里，受到力的作用后，星云不断坍缩，最后形成了太阳以及原始行星盘，最终太阳系便诞生了。

而我们现在的宇宙环境中，便存在着大量的尘埃星云。

或许你一直以为，宇宙空间内星体才是主要组成部分，其实所有的星体加起来不过占据宇宙的20%左右，暗物质、暗能量以及这些尘埃星云才是组成宇宙的主要部分。

这些星云就好像是恒星的育婴室，在某个机缘巧合下会进行坍缩，最终新的恒星以及其恒星系内的星体便会随之诞生。

前面提到的创生之柱，便是宇宙中恒星最为聚集、活动最频繁的区域之一，这个距离地球6500光年的奇特景象，每时每刻都有大量的恒星走向生命的尽头，而这些恒星会以爆炸的形式完成自己的落幕表演，爆炸的能量又会催生周围新的恒星的诞生。

如此循环，恒星源源不断的产生，而这仅是宇宙中的一处恒星诞生的光景。

137亿年前，一个密度极高的质点发生了爆炸，从那一刻起宇宙便诞生了。

宇宙的诞生，给予空间内的生机，随后星系、恒星系、行星等接二连三的诞生，宇宙的演变就此开始，生命的演化也有了契机。

人类可能数清恒星数量吗？

实现星际穿越是人类的梦想，与外星文明进行星际通讯也是人类一直以来的所追求的目标，但是随着科学技术的不断发展，这些目标反而变得渺茫，因为我们慢慢的对宇宙空间有了更清晰的认知——宇宙实在是太大了。

一直以来，人类坚信在太阳系以外会拥有外星文明。

这个想法可以理解，因为在6000万亿亿颗恒星的体量下，总会有和地球相似，处于绝佳位置能够孕育文明的行星。

但是科学家发现宇宙时时都在膨胀这个结论后，遇到外星文明的机会变得渺茫。

宇宙在膨胀，说明空间内的星系在不断地远离，原本还存在于可观测宇宙范围内的恒星，很可能被推移到光都到不了的可观测宇宙范围之外，而根据宇宙的演变规律，这些恒星之间只会变得越来越远。

假设可观测宇宙内真的存在外星文明，也很有可能去到人类看不到的空间内。

我们以太阳系为中心，随着时间的推移，人类文明或许真的会成为可观测宇宙中的一座孤岛。

说到这里，不得不再泼一盆冷水，且不谈可观测宇宙的范围，到目前为止人类还没有突破太阳系的枷锁。

为了能够将人类的信息送出太阳系，在上世纪七十年代开始，美国就为此做了准备，他们发射了旅行者1号和2号探测器，试图让它们在几十年的时间里冲出太阳系的范围，所以一直到今天，旅行者号们仍然在宇宙中漂泊着。

那么四十年过去了它们流浪到了哪里呢？答案是：仍在太阳系的范围内，甚至还没到边缘地带。

真正的太阳系范围内，并不只有八大行星，在海王星以外还有一个以冥王星为代表的柯伊伯带，仅仅在这个区域内便有成千上万颗行星，更不用说在柯伊伯带以外还有巨大的奥尔特星云及高达几万度的火墙。

所以仅仅是一个太阳系就够人类忙活上上百年的时间了，更不用说更大的银河系、以及宇宙空间。

人类探索宇宙道路任重而道远，但是人类也不要灰心，因为随着科技的不断发展，人类文明的等级也会随之升级，到那时人类开拓宇宙空间的效率会成加速度增长。

天文学家重建星系演化史

## 艺术家构想图展示了巨型螺旋星系NGC1365与一个较小伴星系发生碰撞并逐渐并合的过程，这一过程激发了剧烈的恒星形成活动，并导致气体及重元素的重新分布。

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

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