天文学家说“世界末日”(2)
仙女座星系距离地球有254万光年，是距银河系最近的大星系。天文学家观测发现，仙女座星系正以120～300千米/秒的速度向银河系靠近。2012年，天文学家分析了哈勃太空望远镜观测的仙女座星系在2010～2012年的运动状态，从而预测在30亿～40亿年后，仙女座星系一定会与银河系相遇。
宇宙“大撕裂”
前面我们介绍了所谓世界末日中有关人类末日和地球末日层面的知识，现在，就谈谈最后一个层面—宇宙末日。
宇宙末日真的存在吗？宇宙末日有可能来临吗？
说起来你可能不太相信，我们人类能够看到的世界其实只占宇宙总物质的5%；还有约25%叫暗物质，它有引力，但是我们看不见它；其余约70%叫暗能量，产生斥力，我们同样看不见它。宇宙中暗物质和暗能量的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4；更重要的是，暗物质和暗能量主导了宇宙结构的形成。
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那么，为什么我们在日常生活中感受不到暗能量的斥力呢？这是因为，暗能量的斥力只有在整个宇宙的尺度上才起作用，而在我们的日常生活中，它太小了，完全不起作用。
不过，在理论上—仅仅是在理论上—存在着这样一种可能性，就是暗能量的斥力可以越变越大，直到大到足以对抗宇宙中所有的引力。在这种情况下，当暗能量把宇宙中所有结构都破坏掉的时候，我们可以称之为“宇宙末日”，或者叫“大撕裂”。
如果我们不了解宇宙暗物质的性质，就不能说我们已经了解了宇宙。现在已经知道了两种宇宙暗物质—中微子和黑洞，但是它们对宇宙暗物质总量的贡献是非常微小的，宇宙暗物质中的绝大部分现在还不清楚。
星系有寿命吗
或许有人会问，星系有寿命吗？答案是：星系确实是有寿命的。
那么，星系最终会变成什么样子呢？大家可能都知道，星系一般都具有一个很典型的螺旋状结构，就像我们的银河系一样。这个螺旋状的结构就如同一架风车，风车的旋臂则围绕着中间的超大质量黑洞旋转。在非常遥远的未来，风车的这些旋臂最终都会掉进中间的那个黑洞里。为什么会这样呢？我们知道，像这种加速运动的物体，它是会对外释放引力波的，引力波会带走这些旋转物体的能量。虽然引力波带走的能量非常小，但是我们假设的是无限久远的未来，随着时间的推移，任何一点微小的变化日积月累，最终都会由量变转化为质变。那么，整个银河系的旋臂在随着引力波久远地释放以后，它的能量越来越小，最终就会掉进中间的那个黑洞里。这是一个非常恐怖的结局。
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超新星爆发和伽马射线暴
超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。超新星爆发过程中所突发的电磁辐射通常能够照亮其所在的整个星系，并可持续数周至数月才会逐渐衰减变为不可见。在这段时间内，一颗超新星所辐射的能量可以与太阳终其一生中所辐射能量的总和相当。
公元185年12月7日，我国古代天文学家观测到超新星185，这是人类历史上发现的第一颗超新星。这颗超新星在夜空中照耀了8个月。《后汉书·天文志》中记载：“中平二年十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消。”1987年2月24日，位于大麦哲伦星云的超新星1987A在爆发后的数小时内就被发现。这是现代超新星理论第一次获得可以与实际观测比较的机会。2006年9月18日，距地球2.38亿光年的超新星SN2006gy爆发(曾被认为是不穩定的超新星，但没有得到证实)，这是人类有史以来观测到的最强烈的超新星爆发。
, 百拇医药 超新星通过爆发，会将其大部分甚至几乎所有物质以高至1/10光速的速度向外抛散，并向周围的星际空间辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构，这被称作超新星遗迹。超新星是星系引力波潜在的强大来源。初级宇宙射线有很大的比例来自超新星。
在过去的1000年里，银河系发生过三次超新星爆发。让我们感到幸运的是，它们与地球的距离比较远，否则的话，就很有可能把地球炸飞。我们目前尚无法预测下一次超新星爆发在什么时间，距离地球有多远。所以，对于人类来说，超新星爆发还是具有一定危险性的。
说完超新星爆发，我们再聊聊伽马射线暴。
伽马射线暴又称伽马暴，是宇宙中发生的最剧烈的爆炸，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体(黑洞或中子星)合并而产生的。伽马射线暴短至千分之一秒，长则数小时，会在短时间内释放出巨大能量。如果与太阳相比，它在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳辐射能量的总和，其发射的单个光子能量通常是典型太阳光的几十万倍。
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那么，人类什么样的活动有可能产生伽马射线暴呢？那就是核爆炸。所以，最初的伽马射线暴监测并不是由天文学家，而是由美国军方来做的。为了监视苏联的核试验，美国军方发射了可以测量伽马射线的卫星。这样，只要苏联进行核试验，就会发出伽马射线，从而被美国军事卫星捕捉。然而，令人意想不到的事情发生了。美国军方发现，居然每天都能够监测到伽马射线，难道苏联人每天都在不分昼夜地进行核试验？后来，美国军方才搞明白，他们所监测到的伽马射线其实并不是来自于苏联的核试验，而是宇宙中的天体发出来的。
科学家评估认为，强大的伽玛射线暴能够杀死一定范围的宇宙生命。伽玛射线暴强大的辐射可破坏生物DNA，并导致行星失去大气层。这或许能够说明，为什么我们至今仍然没有找到其他宇宙生命。更致命的是，伽玛射线暴还有定期发生的规律。这对宇宙生命而言，是个不利的消息，因为这会阻止宇宙生命进化成高级物种。
科学家发现，伽玛射线暴在大约5亿年前曾袭击过地球，导致大量的生命灭绝。地球在过去的岁月中受到伽玛射线暴的“洗礼”，只不过地球生命顽强地生存下来了。那么，地球未来的命运会如何呢？
作者简介：李淼，北京大学天体物理专业毕业；中国科技大学理学硕士，丹麦本哈根大学玻尔研究所哲学博士。曾任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。现为中山大学天文与空间科学研究院院长。著有《超弦史话》《越弱越暗越美丽》《〈三体〉中的物理学》等科普著作。, http://www.100md.com
宇宙“大撕裂”
前面我们介绍了所谓世界末日中有关人类末日和地球末日层面的知识，现在，就谈谈最后一个层面—宇宙末日。
宇宙末日真的存在吗？宇宙末日有可能来临吗？
说起来你可能不太相信，我们人类能够看到的世界其实只占宇宙总物质的5%；还有约25%叫暗物质，它有引力，但是我们看不见它；其余约70%叫暗能量，产生斥力，我们同样看不见它。宇宙中暗物质和暗能量的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4；更重要的是，暗物质和暗能量主导了宇宙结构的形成。
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那么，为什么我们在日常生活中感受不到暗能量的斥力呢？这是因为，暗能量的斥力只有在整个宇宙的尺度上才起作用，而在我们的日常生活中，它太小了，完全不起作用。
不过，在理论上—仅仅是在理论上—存在着这样一种可能性，就是暗能量的斥力可以越变越大，直到大到足以对抗宇宙中所有的引力。在这种情况下，当暗能量把宇宙中所有结构都破坏掉的时候，我们可以称之为“宇宙末日”，或者叫“大撕裂”。
如果我们不了解宇宙暗物质的性质，就不能说我们已经了解了宇宙。现在已经知道了两种宇宙暗物质—中微子和黑洞，但是它们对宇宙暗物质总量的贡献是非常微小的，宇宙暗物质中的绝大部分现在还不清楚。
星系有寿命吗
或许有人会问，星系有寿命吗？答案是：星系确实是有寿命的。
那么，星系最终会变成什么样子呢？大家可能都知道，星系一般都具有一个很典型的螺旋状结构，就像我们的银河系一样。这个螺旋状的结构就如同一架风车，风车的旋臂则围绕着中间的超大质量黑洞旋转。在非常遥远的未来，风车的这些旋臂最终都会掉进中间的那个黑洞里。为什么会这样呢？我们知道，像这种加速运动的物体，它是会对外释放引力波的，引力波会带走这些旋转物体的能量。虽然引力波带走的能量非常小，但是我们假设的是无限久远的未来，随着时间的推移，任何一点微小的变化日积月累，最终都会由量变转化为质变。那么，整个银河系的旋臂在随着引力波久远地释放以后，它的能量越来越小，最终就会掉进中间的那个黑洞里。这是一个非常恐怖的结局。
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超新星爆发和伽马射线暴
超新星爆发是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。超新星爆发过程中所突发的电磁辐射通常能够照亮其所在的整个星系，并可持续数周至数月才会逐渐衰减变为不可见。在这段时间内，一颗超新星所辐射的能量可以与太阳终其一生中所辐射能量的总和相当。
公元185年12月7日，我国古代天文学家观测到超新星185，这是人类历史上发现的第一颗超新星。这颗超新星在夜空中照耀了8个月。《后汉书·天文志》中记载：“中平二年十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消。”1987年2月24日，位于大麦哲伦星云的超新星1987A在爆发后的数小时内就被发现。这是现代超新星理论第一次获得可以与实际观测比较的机会。2006年9月18日，距地球2.38亿光年的超新星SN2006gy爆发(曾被认为是不穩定的超新星，但没有得到证实)，这是人类有史以来观测到的最强烈的超新星爆发。
, 百拇医药 超新星通过爆发，会将其大部分甚至几乎所有物质以高至1/10光速的速度向外抛散，并向周围的星际空间辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构，这被称作超新星遗迹。超新星是星系引力波潜在的强大来源。初级宇宙射线有很大的比例来自超新星。
在过去的1000年里，银河系发生过三次超新星爆发。让我们感到幸运的是，它们与地球的距离比较远，否则的话，就很有可能把地球炸飞。我们目前尚无法预测下一次超新星爆发在什么时间，距离地球有多远。所以，对于人类来说，超新星爆发还是具有一定危险性的。
说完超新星爆发，我们再聊聊伽马射线暴。
伽马射线暴又称伽马暴，是宇宙中发生的最剧烈的爆炸，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体(黑洞或中子星)合并而产生的。伽马射线暴短至千分之一秒，长则数小时，会在短时间内释放出巨大能量。如果与太阳相比，它在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳辐射能量的总和，其发射的单个光子能量通常是典型太阳光的几十万倍。
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那么，人类什么样的活动有可能产生伽马射线暴呢？那就是核爆炸。所以，最初的伽马射线暴监测并不是由天文学家，而是由美国军方来做的。为了监视苏联的核试验，美国军方发射了可以测量伽马射线的卫星。这样，只要苏联进行核试验，就会发出伽马射线，从而被美国军事卫星捕捉。然而，令人意想不到的事情发生了。美国军方发现，居然每天都能够监测到伽马射线，难道苏联人每天都在不分昼夜地进行核试验？后来，美国军方才搞明白，他们所监测到的伽马射线其实并不是来自于苏联的核试验，而是宇宙中的天体发出来的。
科学家评估认为，强大的伽玛射线暴能够杀死一定范围的宇宙生命。伽玛射线暴强大的辐射可破坏生物DNA，并导致行星失去大气层。这或许能够说明，为什么我们至今仍然没有找到其他宇宙生命。更致命的是，伽玛射线暴还有定期发生的规律。这对宇宙生命而言，是个不利的消息，因为这会阻止宇宙生命进化成高级物种。
科学家发现，伽玛射线暴在大约5亿年前曾袭击过地球，导致大量的生命灭绝。地球在过去的岁月中受到伽玛射线暴的“洗礼”，只不过地球生命顽强地生存下来了。那么，地球未来的命运会如何呢？
作者简介：李淼，北京大学天体物理专业毕业；中国科技大学理学硕士，丹麦本哈根大学玻尔研究所哲学博士。曾任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。现为中山大学天文与空间科学研究院院长。著有《超弦史话》《越弱越暗越美丽》《〈三体〉中的物理学》等科普著作。, http://www.100md.com