三分钟内138亿年宇宙简史:从大爆炸到地球诞生

根据现代天文学理论,宇宙已经诞生了大约138.2亿年。然而,在宇宙诞生很久之后,还没有天体形成。第一个天体是在数亿年后才形成的。宇宙在这个天体的“真空”时期做了什么?第一颗星在哪里?第一个星系在哪里?第一颗行星在哪里?

大爆炸

宇宙是如何诞生的?宇宙在真空中做了什么?天文学家

从宇宙膨胀的现象推断宇宙是在大爆炸中诞生的。勒迈特在上个世纪根据爱因斯坦的广义相对论引力场公式计算出宇宙将处于动态膨胀状态,哈勃的观测证明了这一点。因此,勒迈特提出了最早的大爆炸理论。

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后来伽莫夫根据大爆炸理论提出了原始合成理论,他的同事拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼提出了大爆炸后宇宙微波背景辐射的预测!当然,众所周知,随着射电望远镜的发展,合成理论和微波背景辐射开始得到验证,所以大爆炸理论开始被普遍接受。

宇宙是如何诞生的?大爆炸理论认为宇宙诞生在一个非常小的区域。在138.2亿年前的某个时候,这个地区经历了一次急剧的上升。飙升的能量在快速膨胀的过程中温度逐渐降低。宇宙逐渐从大量能量中产生夸克和胶子,然后从夸克和胶子中产生重子(质子和中子),然后开始最初的核合成。氢、氦和少量锂在那时诞生。这时,宇宙才刚刚过去20分钟!在

大爆炸

的“真空期”,宇宙的温度持续下降到什么程度?在开始的核合成阶段结束时,宇宙充满了高温离子和电子。因为此时温度仍然很高,所以有必要等待宇宙继续膨胀。大约377,000年后,宇宙的巨大膨胀使得温度下降到足以让电子被离子捕获。氦原子首先形成,然后是氢原子和锂原子。这时,宇宙中的物质由中性原子控制,光子可以从等离子体物质中释放出来。这个阶段被称为光子解耦

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所以我们现在看到的宇宙微波背景辐射是大爆炸期间产生的光,但是在宇宙诞生的早期,它被等离子汤密封了377,000年。它原本是一道耀眼的光,但由于宇宙的快速膨胀,它被拉进了电磁波中,所以你会发现一个令人沮丧的结果。无论人类的无线电和光学望远镜有多先进,都不可能突破微波背景辐射!宇宙微波背景辐射

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三颗卫星

宇宙黑暗期

从大爆炸的第一缕光线来看,宇宙已经进入了一个黑暗期,因为此时没有天体,宇宙继续膨胀,理论上一个均匀膨胀的宇宙不会形成任何天体,但是在这个几乎不幸的宇宙中,有一点不同,那就是,这种不同导致了物质在膨胀过程中的不均匀分布,这是未来恒星形成的种子!

第一星系和第一行星

第一颗恒星来自宇宙中分散的星云的不均匀分布密度。牛仔裤不稳定性的几种坍缩模式告诉我们,当分子云的热压不足以抵抗重力时,它将在重力的作用下坍缩,从而开启恒星诞生的第一步,形成巴克球体。它可能分裂成一个或多个坍缩区域,每个坍缩区域可能形成一颗恒星,它可能形成下列天体:红矮星、黄矮星、蓝矮星、蓝巨星和超级巨星!斯皮策太空望远镜

发现的三叶星云中的

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颗胚胎恒星每颗恒星都有其不同的用途。红矮星的寿命非常长,达到几千亿到几万亿年。因此,最初诞生在宇宙中的红矮星还没有度过它的童年!

黄矮星和蓝矮星将形成白矮星和中子星,而吞噬伴星的白矮星可能形成Ia型超新星爆炸,这将成为测量宇宙距离的标准蜡烛。如果中子星的磁极与旋转轴不重合,它们将形成脉冲星,并成为可以用来定位或导航宇宙的信标。

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蓝巨星和超级巨星未来的命运将是超新星爆炸。当然,蓝矮星也可能符合超新星的标准。这个过程非常重要,因为未来的行星和宇宙中除氢、氦和锂之外的所有元素都是由恒星构成的,而超新星爆炸会扩散到宇宙中(黄矮星也能形成行星状星云,但效率太差了)。)

出生行星

如果恒星有足够的质量,物质将开始从氢融合成铁,但之后就不能再融合了。最终,核心坍塌形成超新星爆炸(各种超新星爆炸机制不同)。在氢到铁的过程中被快速中子捕获的重元素和早期的超新星爆炸都扩散到宇宙中。

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是一个弥漫性星云,它将在宇宙中扩散很长时间,直到有一天它将被扰动并再次坍缩,恒星诞生过程将再次开始。这一次就不同了,因为有各种各样的元素,所以在恒星坍缩的过程中,行星诞生的机制将开始起作用,而行星将诞生在恒星诞生的坍缩星云旋涡中。

诞生星系

星系不是诞生在大星云中的星系。从星系诞生理论中,我们可以知道星系是由一个巨大的引力中心形成的,比如黑洞引力逐渐捕获每个星系团。此外,银河系仍在吞噬人马座矮子椭球星系,它已经被银河系的引力撕裂成一个围绕银河系旋转的“环”!

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黑洞从何而来?有两个起源:一个是大爆炸期间诞生的原始黑洞,它是由诞生时坍缩的高密度物质形成的,另一个是恒星超新星,它的质量是太阳的20多倍,但是恒星黑洞的质量很难增加,即使黑洞合并,它也不可能无限增加,毕竟概率相对较小!因此,银河系中心的黑洞可能来自宇宙开始时的原始黑洞。

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迄今发现的最遥远的星系:第一星系的首选天体

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已知最古老的地外行星:127亿年前

大爆炸

第一代超贫金属红矮星2MASS 18082002-5104378

很难确定它是否是第一颗,但至少已经发现了一些典型代表。举例来说,为了验证这些理论是否准确,第一代红矮星的金属元素非常少,因为宇宙中充满了氢元素,所以当我们发现这样一颗恒星时,它符合这个模型,并表明它很早就诞生了,因为红矮星的质量导致它在一生中演化出的元素不比氦多。

谁是地球?未来会有新的行星诞生吗?

地球是在近50亿年前一颗恒星发生超新星爆炸后扩散的星云中形成的。这个星云在附近的超新星爆炸中受到干扰,开始坍缩,形成了太阳。行星诞生在围绕太阳的吸积盘中,太阳是最初的恒星。因此,不管地球有多老,它都不会比太阳老。理论上,这两种物质是同时诞生的,但地球比太阳晚出生一点,因为地球的形成符合旋涡扰动理论,即在吸积盘中坍缩形成行星。

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ALMA亚毫米波射电望远镜阵列用来观察HL Tauri

行星上尘埃的连续光谱图像,将来不太可能在太阳系诞生,因为即使小行星带的质量加起来直径只有1000公里左右,和Kuiper带是一样的。太阳系的诞生收集了奥尔特云中的大部分物质,除了传说中的第九颗行星外,没有新的行星会诞生在太阳系中,而这第九颗行星在太阳系中还没有被发现!第九颗行星

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在哪里?宇宙中

行星的诞生是一件非常普通的事情,包括金牛座和猎户座,在诞生过程中有大量的行星圆盘。这些同心圆中的任何暗环都代表着这个新行星的诞生。当然,任何人都不可能知道其中哪个星球有生命,因为未来的一切都是可能的。离地球约640光年的参宿四猎户座中的

大爆炸

是一颗正在死亡的古老恒星。其内核的不稳定性导致其光度变化超过2.5倍。这是一颗质量大约是太阳15到20倍的恒星。它的未来将产生第二类超新星爆炸。几年后,一个行星系统可能会在爆炸后的残骸中诞生。上面可能有一颗适合居住的星球。诞生的文明可能会开始思考他们来自哪里,但不幸的是,不可能告诉他们人类见证了他们。

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