宇宙🌌
观察第一个十亿年
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第10篇文章 观测最初的十亿年 古老的光正在此刻到达。通过收集这些光、分离其波长并读取其中缺失的部分，天文学家重建宇宙中最早的星系。 深度观测宇宙黎明从光到证据 带有微弱星系和引力透镜弧的概念性深场视图。位置、亮度和透镜几何形状仅作示意；这不是巡天图像。 找到光源深度图像揭示了微弱天体，以及使它们成为有希望候选者的颜色。 确定其所处的宇宙时期光谱特征有助于确定光在传播过程中被拉伸了多少。 检验这一解释模型将这些光与恒星、气体、尘埃及光源周围的环境联系起来。 本章的最后一篇文章 我们如何知道如此遥远的过去发生了什么？ 本章追溯了物质从微小密度涨落到恒星、星系和活动黑洞的演化过程。支持这一故事的证据以光和其他可测信号的形式到达我们。 在宇宙最初的十亿年里，早期恒星开始发光，星系逐渐组装起来，辐射也开始改变星系际氢。宇宙黎明描述了最初那些发光源的出现；随后发生的是一个持续时间很长且不均匀的再电离过程。[1] 观测显示了处于特定时刻的单个系统。通过比较来自不同时期的许多光源，天文学家研究那个早期种群如何发生变化。 探索本文 01回望过去 02寻找微弱的候选天体 03确认红移 04结合多个天文台的观测 05利用引力透镜 06观测揭示了什么 07测量再电离 08接下来的问题 01 遥远的图像记录了更早的时刻...
观察第一个十亿年
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第10篇文章 观测最初的十亿年 古老的光正在此刻到达。通过收集这些光、分离其波长并读取其中缺失的部分，天文学家重建宇宙中最早的星系。 深度观测宇宙黎明从光到证据 带有微弱星系和引力透镜弧的概念性深场视图。位置、亮度和透镜几何形状仅作示意；这不是巡天图像。 找到光源深度图像揭示了微弱天体，以及使它们成为有希望候选者的颜色。 确定其所处的宇宙时期光谱特征有助于确定光在传播过程中被拉伸了多少。 检验这一解释模型将这些光与恒星、气体、尘埃及光源周围的环境联系起来。 本章的最后一篇文章 我们如何知道如此遥远的过去发生了什么？ 本章追溯了物质从微小密度涨落到恒星、星系和活动黑洞的演化过程。支持这一故事的证据以光和其他可测信号的形式到达我们。 在宇宙最初的十亿年里，早期恒星开始发光，星系逐渐组装起来，辐射也开始改变星系际氢。宇宙黎明描述了最初那些发光源的出现；随后发生的是一个持续时间很长且不均匀的再电离过程。[1] 观测显示了处于特定时刻的单个系统。通过比较来自不同时期的许多光源，天文学家研究那个早期种群如何发生变化。 探索本文 01回望过去 02寻找微弱的候选天体 03确认红移 04结合多个天文台的观测 05利用引力透镜 06观测揭示了什么 07测量再电离 08接下来的问题 01 遥远的图像记录了更早的时刻...
年轻宇宙中的活跃星系核
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第09篇 年轻宇宙中的活动星系核 一些早期星系的中心发出非凡的能量。它们的光揭示了正在增长的黑洞，以及为其提供燃料、遮蔽它们并对其作出响应的气体。 早期类星体黑洞增长远古光线 明亮吸积盘位于暗淡星系气体中的概念图。相对尺度和暗色中心仅用于示意；这不是望远镜图像，也不是光线弯曲计算图。 紧凑源中央黑洞附近的气体可以释放出足以压过宿主星系的光。 早期的期限在宇宙最初十亿年内，就已存在一些拥有数十亿太阳质量的黑洞。 遥远的背光源类星体光线中的吸收记录了它在传播途中遇到的氢。 来自微小区域的非凡光线 星系中心的亮度可能超过其中的恒星。 一个年轻星系可能包含数百万或数十亿颗恒星，但其大部分光线可能来自中心一个小得多的区域。 能量来自吸积：物质向黑洞内部移动，并在黑洞附近释放能量。我们探测到的辐射产生于事件视界之外，即物质越过光线无法逃逸的边界之前。[1]、[2] 研究这些天体将几个问题联系在一起。早期黑洞增长得有多快？它们的活动对其星系产生了什么影响？它们的光又能告诉我们宇宙仍在逐渐电离时的空间状况？ 探索本文 01活动星系核内部 02宇宙最初十亿年中的类星体 03燃料与快速增长 04解读光线 05韦布望远镜发现的微小红点 06探测再电离 07改变宿主星系 08更广阔的宇宙图景 01 吸积将引力能转化为辐射...
年轻宇宙中的活跃星系核
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第09篇 年轻宇宙中的活动星系核 一些早期星系的中心发出非凡的能量。它们的光揭示了正在增长的黑洞，以及为其提供燃料、遮蔽它们并对其作出响应的气体。 早期类星体黑洞增长远古光线 明亮吸积盘位于暗淡星系气体中的概念图。相对尺度和暗色中心仅用于示意；这不是望远镜图像，也不是光线弯曲计算图。 紧凑源中央黑洞附近的气体可以释放出足以压过宿主星系的光。 早期的期限在宇宙最初十亿年内，就已存在一些拥有数十亿太阳质量的黑洞。 遥远的背光源类星体光线中的吸收记录了它在传播途中遇到的氢。 来自微小区域的非凡光线 星系中心的亮度可能超过其中的恒星。 一个年轻星系可能包含数百万或数十亿颗恒星，但其大部分光线可能来自中心一个小得多的区域。 能量来自吸积：物质向黑洞内部移动，并在黑洞附近释放能量。我们探测到的辐射产生于事件视界之外，即物质越过光线无法逃逸的边界之前。[1]、[2] 研究这些天体将几个问题联系在一起。早期黑洞增长得有多快？它们的活动对其星系产生了什么影响？它们的光又能告诉我们宇宙仍在逐渐电离时的空间状况？ 探索本文 01活动星系核内部 02宇宙最初十亿年中的类星体 03燃料与快速增长 04解读光线 05韦布望远镜发现的微小红点 06探测再电离 07改变宿主星系 08更广阔的宇宙图景 01 吸积将引力能转化为辐射...
星系团和宇宙网
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 文章08 星系团&宇宙网 在单个星系之外，是一个不断变化的物质网络：高密度的星系团、相互连接的丝状结构、广阔的片状结构，以及巨大的低密度区域。 大尺度结构星系际热气体绘制不可见物质的分布 宇宙网的概念插图。亮度表示物质的聚集程度；这不是照片、实测质量图，也不是按比例绘制的视图。 超越星光暗物质和弥散气体构成了大部分结构，而星系发出的光可以帮助我们追踪这些结构。 热等离子体大质量星系团中的普通物质，有很大一部分位于其星系之间的气体中。 空洞中也有物质低密度意味着每单位体积中的星系更少、物质更少——并不意味着绝对空无一物。 从银河系拉远视角 星系属于一个大得多的结构。 夜空中可见的大多数单个恒星都属于我们自己的星系。为了发现银河系之外的结构，天文学家会在极其广阔的距离范围内绘制整个星系群体的分布图。 这些星系形成了由聚集体和连接结构组成的引人注目的图案，其间隔着成员数量少得多的区域。宇宙网这一名称描述了这种物质分布。[1]、[2] 其中最显著的星系团只是整个故事的一部分。星系之间的气体、不发出光的物质，以及空洞的结构，都有助于揭示宇宙是如何演化的。 探索本文 01宇宙网的主要结构 02引力如何构建这种结构 03星系团内部 04绘制物质分布的四种方法 05寻找弥散气体 06环境如何改变星系 07检验宇宙学模型 08关于这些地图的后续问题 01 同一连通物质分布中的不同形状...
星系团和宇宙网
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 文章08 星系团&宇宙网 在单个星系之外，是一个不断变化的物质网络：高密度的星系团、相互连接的丝状结构、广阔的片状结构，以及巨大的低密度区域。 大尺度结构星系际热气体绘制不可见物质的分布 宇宙网的概念插图。亮度表示物质的聚集程度；这不是照片、实测质量图，也不是按比例绘制的视图。 超越星光暗物质和弥散气体构成了大部分结构，而星系发出的光可以帮助我们追踪这些结构。 热等离子体大质量星系团中的普通物质，有很大一部分位于其星系之间的气体中。 空洞中也有物质低密度意味着每单位体积中的星系更少、物质更少——并不意味着绝对空无一物。 从银河系拉远视角 星系属于一个大得多的结构。 夜空中可见的大多数单个恒星都属于我们自己的星系。为了发现银河系之外的结构，天文学家会在极其广阔的距离范围内绘制整个星系群体的分布图。 这些星系形成了由聚集体和连接结构组成的引人注目的图案，其间隔着成员数量少得多的区域。宇宙网这一名称描述了这种物质分布。[1]、[2] 其中最显著的星系团只是整个故事的一部分。星系之间的气体、不发出光的物质，以及空洞的结构，都有助于揭示宇宙是如何演化的。 探索本文 01宇宙网的主要结构 02引力如何构建这种结构 03星系团内部 04绘制物质分布的四种方法 05寻找弥散气体 06环境如何改变星系 07检验宇宙学模型 08关于这些地图的后续问题 01 同一连通物质分布中的不同形状...
合并和分层增长
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第07篇 并合与 层级增长 较小系统如何成为较大系统的一部分——以及为什么一个星系的历史既包含继承而来的恒星，也包含新的起点。 星系遭遇并合树宇宙组装 两个相互作用星系的概念示意图，图中有潮汐弧和弥散桥状结构。形状和颜色仅用于示意，并不代表对某一特定星系对的观测。 并合现有系统可以合并，将它们的恒星、气体和暗物质带入共同的历史。 吸积在已识别的并合之间，物质也会从周围环境流入。 形成达到适宜条件的气体可以在不断成长的星系中形成新恒星。 多个起点，一个不断演化的系统 一个星系可以从多个更早的家园继承恒星。 银河系中的一些恒星最初诞生于其他星系。它们的运动和化学成分仍然携带着那些早期家园的痕迹。 引力将这些系统聚拢到一起。相互遭遇拉伸了它们的外围物质，改变了恒星轨道，最终使其中一些恒星散布到我们的星系中。[10] 这段历史是层级增长的一部分：在宇宙演化过程中，较小的结构不断为更大的结构提供组成部分。要理解这一点，我们需要追踪暗物质晕、其中包含的星系，以及持续形成新恒星的气体。 探索本文 01层级增长意味着什么 02遭遇过程中会发生什么 03大规模、小规模、富气体与贫气体 04解读并合树 05改变星系的形态 06恒星与巡天中的证据 07群、团及更大尺度 08模拟与未解问题 01...
合并和分层增长
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第07篇 并合与 层级增长 较小系统如何成为较大系统的一部分——以及为什么一个星系的历史既包含继承而来的恒星，也包含新的起点。 星系遭遇并合树宇宙组装 两个相互作用星系的概念示意图，图中有潮汐弧和弥散桥状结构。形状和颜色仅用于示意，并不代表对某一特定星系对的观测。 并合现有系统可以合并，将它们的恒星、气体和暗物质带入共同的历史。 吸积在已识别的并合之间，物质也会从周围环境流入。 形成达到适宜条件的气体可以在不断成长的星系中形成新恒星。 多个起点，一个不断演化的系统 一个星系可以从多个更早的家园继承恒星。 银河系中的一些恒星最初诞生于其他星系。它们的运动和化学成分仍然携带着那些早期家园的痕迹。 引力将这些系统聚拢到一起。相互遭遇拉伸了它们的外围物质，改变了恒星轨道，最终使其中一些恒星散布到我们的星系中。[10] 这段历史是层级增长的一部分：在宇宙演化过程中，较小的结构不断为更大的结构提供组成部分。要理解这一点，我们需要追踪暗物质晕、其中包含的星系，以及持续形成新恒星的气体。 探索本文 01层级增长意味着什么 02遭遇过程中会发生什么 03大规模、小规模、富气体与贫气体 04解读并合树 05改变星系的形态 06恒星与巡天中的证据 07群、团及更大尺度 08模拟与未解问题 01...
反馈效应：辐射和风
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第06篇 辐射、恒星风& 下一代恒星 第一批发光源如何改变了周围的气体，并帮助决定下一代恒星可以在哪里形成。 辐射反馈运动中的气体增长循环 恒星照亮并重塑周围气体的概念示意图。图中的通道和较致密的边缘展示的是可能的结构，并非对某个特定区域的测量结果。 加热增加的能量会提高气体压力，使引力坍缩更加困难。 移动辐射、恒星风和爆炸可以加速气体、驱散气体，或压缩气体。 改变电离、分子和新元素会改变下一片云的冷却方式。 周围环境作出响应第一代恒星改变了后来恒星形成的条件。 想象一团气体云中有一群年轻恒星。它们的光向外传播，气体开始作出响应，而原本可能形成新恒星的部分物质则离开了。 在其他地方，致密气体团块可能会受到膨胀气体的挤压。它能否存留并发生坍缩，取决于它冷却的速度，以及引力将其聚拢在一起的强度。 这种相互作用称为反馈：恒星和吸积中的黑洞会改变为自身增长及未来恒星形成提供物质的环境。[1], [4], [7] 探索本文 01反馈意味着什么 02辐射的三种效应 03恒星风与爆炸 04吸积黑洞 05抑制还是新的坍缩？ 06气体循环与再电离 07观测揭示了什么 08模型与未解问题...
反馈效应：辐射和风
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第06篇 辐射、恒星风& 下一代恒星 第一批发光源如何改变了周围的气体，并帮助决定下一代恒星可以在哪里形成。 辐射反馈运动中的气体增长循环 恒星照亮并重塑周围气体的概念示意图。图中的通道和较致密的边缘展示的是可能的结构，并非对某个特定区域的测量结果。 加热增加的能量会提高气体压力，使引力坍缩更加困难。 移动辐射、恒星风和爆炸可以加速气体、驱散气体，或压缩气体。 改变电离、分子和新元素会改变下一片云的冷却方式。 周围环境作出响应第一代恒星改变了后来恒星形成的条件。 想象一团气体云中有一群年轻恒星。它们的光向外传播，气体开始作出响应，而原本可能形成新恒星的部分物质则离开了。 在其他地方，致密气体团块可能会受到膨胀气体的挤压。它能否存留并发生坍缩，取决于它冷却的速度，以及引力将其聚拢在一起的强度。 这种相互作用称为反馈：恒星和吸积中的黑洞会改变为自身增长及未来恒星形成提供物质的环境。[1], [4], [7] 探索本文 01反馈意味着什么 02辐射的三种效应 03恒星风与爆炸 04吸积黑洞 05抑制还是新的坍缩？ 06气体循环与再电离 07观测揭示了什么 08模型与未解问题...
原始超新星：元素合成
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第05篇 原初超新星 第一批恒星爆炸产生了什么、散播了什么，以及它们的化学痕迹如何在后来的恒星中留存。 元素合成膨胀中的抛射物化学继承 膨胀中的超新星抛射物概念图。颜色和结构仅用于示意；它们不对应实测元素，也不指向某次特定爆炸。 制造恒星内部及爆炸期间的核反应会改变原子核的组成。 释放只有逃离恒星及其残骸的物质，才能富集周围环境。 循环利用抛射物会与气体混合，而这些气体日后可能形成新的恒星、尘埃和构成行星的原料。 恒星产物进入更广阔宇宙的时刻 一颗恒星的终结可能改变另一片气体云的起点。 第一批恒星继承的是简单的化学成分。它们的爆炸帮助后来的一切获得了更加丰富的化学成分。 碳、氧、镁、硅和铁并非在同一时刻全部出现。有些原子核在恒星一生中形成，有些在恒星最终爆炸时形成，还有一些稳定产物则通过放射性衰变产生。 理解原初超新星意味着要追踪故事的三个环节：产生、逃逸，以及融入后来的物质。[2]、[3]、[8] 探索本文 01“原初”意味着什么 02不同类型的恒星终结 03元素从何而来 04化学产物为何不同 05从抛射物到新气体云 06从古老恒星中读取记录 07遥远的气体与古老的爆炸 08模型与未解问题 01 早已发生的一轮核反应之后的恒星爆炸...
原始超新星：元素合成
知识方舟 · 宇宙 · 第02章 / 第05篇 原初超新星 第一批恒星爆炸产生了什么、散播了什么，以及它们的化学痕迹如何在后来的恒星中留存。 元素合成膨胀中的抛射物化学继承 膨胀中的超新星抛射物概念图。颜色和结构仅用于示意；它们不对应实测元素，也不指向某次特定爆炸。 制造恒星内部及爆炸期间的核反应会改变原子核的组成。 释放只有逃离恒星及其残骸的物质，才能富集周围环境。 循环利用抛射物会与气体混合，而这些气体日后可能形成新的恒星、尘埃和构成行星的原料。 恒星产物进入更广阔宇宙的时刻 一颗恒星的终结可能改变另一片气体云的起点。 第一批恒星继承的是简单的化学成分。它们的爆炸帮助后来的一切获得了更加丰富的化学成分。 碳、氧、镁、硅和铁并非在同一时刻全部出现。有些原子核在恒星一生中形成，有些在恒星最终爆炸时形成，还有一些稳定产物则通过放射性衰变产生。 理解原初超新星意味着要追踪故事的三个环节：产生、逃逸，以及融入后来的物质。[2]、[3]、[8] 探索本文 01“原初”意味着什么 02不同类型的恒星终结 03元素从何而来 04化学产物为何不同 05从抛射物到新气体云 06从古老恒星中读取记录 07遥远的气体与古老的爆炸 08模型与未解问题 01 早已发生的一轮核反应之后的恒星爆炸...