科学家破解超新星为何杀不死人类
发布时间: 2018-05-16 浏览次数: 13

制造蟹状星云的超新星并没有杀死人类。图片来源:J. Hester、A. Loll

摘自中国科学报你在宇宙中的存在是显而易见的,至少对你自己而言是这样。但是现在,研究人员已经利用这样一个事实,即人类观察者还活着并且没有被超新星爆发所杀死,解释了暗能量令人迷惑的薄弱,后者是一种加速宇宙膨胀的神秘力量。

日本东京大学天文学家、这项新研究的主要作者Tomonori Totani说:“这在暗能量和天体生物学之间创造了一种新的联系,它们之前被认为是两个截然不同的领域。”

大多数人都不会认为导致星系分离的无处不在的暗能量特别薄弱。然而基于量子力学和爱因斯坦引力方程的论证,科学家估计,暗能量应该至少比实际强度高出120个数量级。

如果暗能量真的如此强大,它将会迅速将早期宇宙中的物质分离开来,从而阻止星系、恒星和生物的形成。这也导致一些科学家提出了所谓的“人择原理”——该原理认为,我们宇宙中的物理定律是经过微调以产生生命的。

Totani之前和同事一起,模拟了宇宙针对不同强度暗能量的进化,他们将模型限制在能够形成有能力蕴含生物的星系的范围内。

研究人员发现,源自这种模拟的暗能量的期望值比实际情况大了20到50倍。这一结果与基于纯物理学的论证结果相比是一个巨大的进步,尽管他们仍然无法完全解释所观察到的暗能量的薄弱。

在他们的新计算中,研究人员仔细研究了暗能量比我们的宇宙强大约50倍的模型。科学家指出,星系有可能在这样的宇宙中出现,但只有在最早期的阶段,即在这种神秘物质被完全激发并把所有东西分开之前。因为早期的宇宙是相当密集的,所以那些成功形成的星系将会塞满了恒星,比银河系的密度大10倍。

研究显示,在这些密集的星系中,普通恒星离它们的邻居更近。大质量恒星的寿命很短,随后便爆发成为燃烧的超新星,后者会向附近的行星释放致命剂量的辐射,对任何曾经存在的生命进行“消毒”,最终不留下任何像人类这样的观察者。

研究人员计算后认为,这种之前没有被考虑过的效应会使宇宙对生命极不友好。因此,他们在日前发表于预印本服务器arXiv的论文中报告称,我们在这里所观察到的暗能量的薄弱恰恰正是我们存在的原因。

Totani说,如果未来的天体生物学家发现,在星系最密集的地区,生命的数量要少得多,他的建议可能是暗能量加强了。

以色列耶路撒冷希伯来大学天体物理学家Tsvi Piran也推测了人择原理对暗能量强度的影响。他说,一些研究的假设有点不可靠。例如,超新星的致命能量主要来自于它们的伽马射线辐射。但是其中只有部分能量被传送到这样的辐射中,从而使得超新星在某种程度上是一个低效的杀手。

一种特别强大的超新星类型,即所谓的伽马射线暴,被认为对于摧毁宇宙中的生命是至关重要的,尽管这样的事件要少得多。Piran表示,这项研究并没有解释这种罕见的现象,这在一定程度上削弱了Totani的观点。

Piran补充说,援引人择原理本身也是有争议的。“我知道,一旦你开始提出这个建议,人们就会走出房间。”他说,“而其他人会说,这是一个值得认真对待的有意义的论点。”

暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。