三个关于宇宙的惊奇事实

诶,得了吧。

你真的要把自己的注意力放在自己的生活上,不去关心我们所在的这个宇宙么?

想像一下一个住在你指甲缝里面的细菌,这细菌足够聪明,了解这个世界的很多事情。它有足够好的历史感,它也能接触到很多有关世界大事的信息,到了晚上它也能够仰起头看看它周围的世界。但是这个细菌决定忽视周围的一切,把注意力集中在你的指甲缝里面。

我们一定都会对这个细菌感到失望,对吧?然后看看你自己,完全忽视了自己所居住的地方其实是这样子的:

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——因为你总是忙着挑选今天穿什么T恤衫,或者考虑着下班了去哪里喝一杯。

所以,我原来已经说过,我从三岁起就开始痴迷天文学了。Waitbutwhy的一大使命就是时刻提醒你不要忘记我们头顶的灿烂星空。

我们今天就简单说说一个话题:恒星。

当人们说到宇宙的时候,人们总是会联想起星星。我们宇宙中大多数可见物质都是由星星组成的。就算除了我们太阳之外的恒星都和我们相距遥远,远得不可置信,我们每天晚上还是能够用裸眼看到成千上万的星星。

在这个帖子中,我从无数关于恒星的有趣事实中筛选了四个格外让人吃惊的:

1)这个宇宙中的恒星数目多到无法测量。

你记不记得有时候你在乡村地区,月亮看不到但是可以看到很多很多星星?

在这个光学场景中,你最多大概能看到2500颗星星。这个数目大概是我们星系中恒星数目的1/100,000,000。

说到我们的星系,让我们抬头看一看那美得惊人的银河。为了帮助我们理解银河系到底有多大,以下是几个事实:

银河系的直径约为100,000光年。一光年是光在一年中走的距离。参考一下光可以每秒绕着地球转7圈,光年简直是一个庞然大物。就算我们最快的飞行器也需要18,000年才能走过1光年,银河系竟然有100,000这么多距离。SIH2AOs2RCKYF9LZFawc_caveman
这个也意味着,如果你用望远镜看银河系的另外一边,你实际上是在看那边100,000年前的情况,因为那时候星星发出的光现在才能到达我们的眼睛。同理,如果银河系另一边有人现在用望远镜看地球,那么他们能看到的真是一些尼安德特人,原始得跑来跑去像是一群傻瓜。
你可能觉得如果你仔细观察刚才得那幅银河系的图片,每一个发光的点应该是和我们太阳一样的恒星。事实上,如果你把那幅画一直放大到地球那么大,你也需要显微镜才能看到我们微笑的太阳。如果银河系和地球一样大的话,那么太阳的直径大概是0.02毫米。
巨大无比。总的来说银河系有1000到4000亿颗恒星。

而这个数目仅仅是我们的星系。

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科学家用哈勃望远镜对着这个区域做了10天的曝光,想看看者黑暗中到底有些什么东西。曝光的结果就是这个:1995年,科学家们选取了夜空中看似没有星星的一片黑暗的地方。对于肉眼,就算对于一般的望远镜,这里都是又空又黑。这个区域其实很小,大概是一个距离你100米的网球看起来那么小。看看这个和月亮的对比。

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真是让人目瞪口呆。

说清楚一点,你看到的这些光点都不是恒星。每个你看到的光点,都是一整个星系。仅仅是这幅图就有大概10,000个星系,每个星系都有1万亿颗恒星。这都只是天空中一片指甲盖大小的空间中的。

科学家用这个信息估算,我们能够观察到的星系大概有1000亿个,如果要计算恒星的数量,那就大概是10^22到10^24个那么多。

为了让大家对这个数字有个直观的印象,夏威夷大学的人花了很长时间估算了地球上上大概有多少粒砂子,这个数字大概是7.5*10^18。

这意味着,对于地球上的每一粒砂子,宇宙中都有1万颗恒星。

呆萌。

2)恒星不是特别喜欢亲热。

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除了那些双星系统,大多数恒星都在宇宙中的某个地方孤独的呆着,无聊的要死。

我们的太阳也不是例外,距离太阳最近的恒星,比邻星,距离地球足足有4.24光年远。坐飞船飞过去大概要70,000年。

所以,如果把太阳是纽约市中心的一颗乒乓球,那么最近的另外一颗乒乓球大概在亚特兰大(1153公里之外)。

3)有些恒星很大,非常非常大。

最大的恒星叫做“红特超巨星”。有一个叫做VY Canis Majoris的大得离谱的恒星,直径足足有1420个太阳那么大。下图就是它和太阳的合影:

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或者,如果太阳是一个乒乓球的话,那么这个红特超巨星就大概是一栋16层的楼房。现实中,一架飞机需要1100年才能围绕这个恒星一圈。假如把这个VY Canis Majoris放在现在太阳所在的地方,那么一直到从太阳一直到土星都会被它吞没。

另外一个和VY Canis Majoris差不多大的红特超巨星,叫做参宿四(Betelgeuse)。它是天空中的第十颗最亮的星星,晴朗的夜晚只要一抬头,就可以在猎户座的左上角看到:

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4)有些星星非常迷你而致密。

一个巨大的恒星在死亡之后会爆炸为超新星,接着引力导致超新星坍缩,然后变成中子星。

一般的物质都是由原子构成的,而原子内部基本上都是空的。原子的质量基本上来自它中间致密的原子核。为了让这个更加形象一些,想象一个1公里直径的球体,这么大的球你可以把两个帝国大厦放进去都不会碰到顶。如果原子有这么大的话,原子核就是一个在最中间悬浮的黄豆。这整个1公里大的球体和这里黄豆的质量是一样的。(电子的质量非常轻,只有原子核的几千分之一)。

在引力坍缩的过程中,因为坍缩成的中子星被压缩的的太厉害了,原子中间的空间都被挤没了,所有黄豆大的原子核现在都靠在一起。所以想象一下那个1千米直径的球,这次里面填满了黄豆。这时候它的质量就是1,000,000,000,000,000个黄豆。

这就是中子星形成的过程。没有空位,所有的地方都摆满了构成原子核的中子(质子和电子合成了中子)。它的质量是正常物质的1千万亿亿倍。

所以对于一个直径有24公里的中子星,它的质量就可以和太阳相提并论,或者一百万个地球。下图就是一百万个地球摆在一起的中子星有多大:

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几个关于中子星的有趣小事实:

  • 一勺大小的中子星的质量大概有900个埃及金字塔。
  • 中子星的密度大概相当于把一架波音747压缩成一粒沙子那么多。
  • 有些中子星的自转速度为每秒642圈。这意味着中子星上的某一点比地球赤道上的一点移动速度还要快。
  • 中子星很热!中子星中心的温度高达10^11-12度。比太阳要热大概1000倍。
    真是让人难以想象。

看得爽么?让我们把注意力重新转回指甲盖里面吧!

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