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戒指星系:很可能是通往另一个宇宙的"星门"

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-08-28

  在宇宙中有着大量看似奇怪的星系,其中有一个星系叫做戒指星系。

这个星系的周围有一个蓝色的亮光环,外观就看起来就像一个戒指,所以称它为戒指星系,说天文学家说可以通过它到达另一个宇宙,这是真的吗?下面探秘志小编就来为大家详细介绍一下戒指星系吧!

  对于戒指星系的形成,并没有确定的说法,只有一些理论猜测。

其中一个理论认为,戒指星系的这个奇特形状是由于碰撞造成的。

当两个星系相撞时,就像一块石头扔进水里引起一圈圈涟漪那样。

  急速的碰撞改变了星系中恒星和气体的轨道,使它们向外扩冲。

蓝色的亮圈中正在形成巨大的恒星,这些新形成的恒星发出极强的光和热使圆环格外漂亮。

理论研究显示,这个星系不会永远继续膨胀。

在大约300万年后,它将达到最大半径,然后瓦解。

  我们的宇宙,就像像是一个星系的游乐园,充满了各种各样形状的星系,其中大多数都是具有较为普通的外形,比如有呈现球形的外观,椭圆形,还有扁平状的类似光盘状。

  像银河系这样带有棒状星系特点的螺旋星系,或者螺旋的方式可以是多种多样的,更能体现自然界里的事物具有艺术优雅的特性。

但是,天体却显得如此,超级怪异,当时天文学家亚特霍格发现它的时候,甚至不敢相信这是一个星系。

  相反地,当时他更认为是发现了一个垂死的恒星,一种被称为是行星状星云的天体,而外围则是由星际气体组成。

但是,他自己却也不满意这个解释,并指出,该星系外围的环结构并没有出现具有炙热气体的波长特征。

  他进一步推测,星系外围神奇的环结构可能是一个光学幻觉,这种现象就是我们所熟知的引力透镜效应,其大概的原理是,当一个背景星系所发出的光线遇到一个强引力场,而发生的光线被引力场弯曲扭曲的现象。

  我们从前景星系的图像中,看出光线被扭曲到何种程度,如果扭曲程度越大,则说明前景星系的引力就越强,这样就可以解释前景星系中的引力场情况。

然而,这样的解释对哈式天体而言,却显得非常地失败。

  戒指星系的探索

  在1974年,对哈氏天体的核心观测数据表明,其质量确实太少,这个情况就意味着,其并不具有超强的引力场,这就使得引力透镜的假说显得有些无力,因为如果没有强大的引力,就不可能将背景星系发出的光线扭曲成一个超级环,而出现这样一个超级大的星系环结构,就需要强大引力场支持。

  接着,在1987年,卡内基天文台的天文学家朗索瓦施韦策领导的一个研究小组曾建议,哈氏天体的形成原理是由两个星系碰撞而形成的。

  具体的过程中,当一个质量较小的星系经过一个大质量的椭圆形星系,两者发生了碰撞,较大的椭圆形星系被质量较小的星系从某一个角度上切入碰撞,两个星系的核心质量部分构成了我们现在所见到的核心结构。

  而较小的星系中用于形成恒星的气体和材料就被大质量的椭圆形星系所吸收,最后形成了飘着星系之外的环结构。

  验证这个假说的方法其实也很简单,我们可以寻找在哈氏天体周围的星系碎片,如果确实是发生于两个星系的碰撞,那就应该留下位于星系外围微弱的星系碎片,碎片则是由星系碰撞而所产生的。

  到目前为止,最具特征的观测是用俄罗斯6米直径的大望远镜进行观测,该项研究是由以色列特拉维夫大学的天文学家伊多芬克尔曼(Ido Finkelman)所领导,相关的研究发表在皇家天文学会的每月通告上。

  星系碰撞假说也搭存在着证据不充分的问题,哈氏天体的形成时间可追溯到30亿年之前,经过如此漫长的时间,即使存在着碰撞留下的碎片,也将被抹去。

目前,作为一个替代的解释方案,天文学家推测哈氏天体的核心部位在早期未形成环结构时,曾通过自身的引力大量地吸积周围宇宙空间的星际气体,而多余的气体就在星系周围形成了环结构。

  对此,天文学家朗索瓦施韦策认为,这个观点比较合理,但是,现在也没有证据能证明哈氏天体不是由星系碰撞而产生的。

而在30亿年前的宇宙,到底发生了什么事件,使得宇宙中形成了如此怪异的星系,仍然不得而知。

  我们目前所作出的一些推测,仅仅只是各种假说,也可能全都不正确。

尽管在天文学家眼中,哈氏天体是一个非常难啃的骨头,且又具有令人惊讶的特征,任何国际天文研究小组关于哈氏天体的研究报告都将引起广泛的关注。

  由于研究对象的性,因此,对哈氏天体的研究,证明其“身世之谜”依然是一个很有价值的研究。

  戒指星系能通往另一个宇宙

  戒指星系也叫做“哈氏天体”,这个星系被发现之后一直都让天文学家们非常的苦恼,因为他们无法对其进行一个准确的定位。

  这个星系的特征非常的不规则,具有着非典型的星系外观特征,外围结构看上去有有点像土星的结构,完全不同于任何一个我们已知的星系。

所以有天文学家们就认为它是一个“星门”,可以通往另一个宇宙。

但这也只是天文学家们的猜想,谁也没有去过这里,另一宇宙的存在也只是假象。

  结语:戒指星系也是一个非常具有神秘色彩的星系,到现在天文学家们都对它无法下定论,但宇宙中奇奇怪怪的东西太多了,也许随着科技的发展,宇宙的神秘会一点点的被揭开。

量子信息+熵,能解释宇宙的演化吗

热力学第二定律,也许是物理里最根本的几条原理之一。

它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。

人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。

可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World) 在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。

而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。

在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项,而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。

宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。

若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.

追踪13.4万亿个暗物质!百亿亿次超算用4天完成这场模拟

科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称,该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机,完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。

每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。

这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀,并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。

左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图;右图外圈显示宇宙微波背景辐射,扇区分别展示视线速度(红/蓝)、物质密度(灰)和引力势(绿/蓝)。

图片来源: 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为,极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。

这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度,留下微小的密度差异;随后,引力把这些差异不断放大,最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。

然而,暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。

通过研究物质在宇宙中的分布,有望找到更多线索,探索宇宙最早期的秘密。

暗物质无法被望远镜直接看见,却凭借引力主导星系形成,并塑造更大尺度的宇宙结构。

在模拟中,暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”,团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。

标准宇宙暴胀模型预测,早期宇宙的密度涨落服从高斯分布,也就是最简单的一类随机模式。

科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差,即“原始非高斯性”。

一旦发现可测量的偏差,就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程,从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。

然而,这类信号极其微弱,还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积,统计不确定性难以完全消除。

因此,探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。

而如此规模的模拟对算力要求极高。

团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。

模拟及大部分数据分析约4天完成,目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。

这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目,包括美国能源部支持的暗能量光谱仪(DESI)和NASA的SPHEREx任务,两者目前均处于数据采集阶段。

模拟与前沿观测相互印证,将共同描绘出更为精细的宇宙图景,推动人类对宇宙起源与演化的探索。

来源:科技日报

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