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最新研究表明:太阳系位于一个泡泡内,直径约1000光年

2024-07-03科学

现代的天文学发展日新月异,冒出各种新概念、新理论、新发现,宇宙的奥秘也渐渐被我们揭开一角,太阳系所处的位置又是什么样呢?
最近有研究人员发现,其实太阳系与银河系之间还隐藏着一个新的一级宇宙结构,人们对于这个结构意外之余又充满了好奇。

这个结构是什么?
它是如何形成的?
又有何影响?
它和太阳系有着什么关系?

一、太阳系所在位置的「本地泡」。

我们先回顾一下太阳系的位置,概括来讲:
太阳系是位于银河系的一个旋臂内的外围位置,银河系是一个类似于飞碟状的结构,银心区域是最为密集的,远离银心的地方星星就越稀疏。
银河系和太阳系内部也是充满着星际尘埃和气体的,虽然比例很小,但却是构成宇宙的重要成分,甚至是太阳系内恒星形成的原材料。

在太阳系和银河系之间,天文学家还把它们之间的区域命名为「洛克曼间隙」。
按照目前的观测来看,洛克曼间隙内的气体以及恒星的密度都是很小的,洛克曼间隙可以被认为是一个低密度的、比较稀薄的区域。
这可能与太阳系所处的「郊外」区域的物质密度有关。

在2008年,有研究人员利用ESA的HIPPARCOS卫星以及其他设备在对太阳系附近的区域进行测量后,宣布他们在这片区域发现了一个新的空间泡,他们称其为「本地泡」。
随后又有人发现了「本地泡」的上层存在着一个比较显著的黑暗缺口,这对于我们认识整个「本地泡」的形成和性质有着重要的影响,先不提这个黑暗缺口,我们先来了解一下「本地泡」。

经过一些对太阳附近区域分布的数据进行统计后,研究人员发现,从1千光年到1.6千光年这段区间内,恒星的密度呈现出显著的减小现象,同时还发现在这一范围内存在着大量低能量的太阳粒子。
经过进一步研究发现,这个范围内比较稀薄的气体以及低能量的太阳粒子,可能是由于它们被一块比较高温的区域所隔离开来,而不停地向外扩散所造成的结果。

这就让人有了一种新的猜想:这个高温的区域可能是由于一颗恒星的爆炸释放出的恒星风所形成的巨型气泡,于是人们对这个新概念产生了很大的兴趣。
在此之前,从未有人想过恒星之间还会存在这样巨型的气泡,太阳系、包括银河系在内都是被认为构成了宇宙最庞大的一级结构。
然而「本地泡」的出现打破了人们以前的认知,太阳系所处的位置不仅不是银河系内部,还不是银河系外面的「洛克曼间隙」,而是「本地泡」中间。

这个「本地泡」可以说是太阳系周围一个新的一级宇宙的结构,而太阳系和巨型气泡之间的距离跟太阳系和银河系之间的距离差不多,都是在几光年到几千光年的范围内的。
这个「本地泡」是由什么产生的呢?
人们后来又通过对银河系中间巨大的24-36型复合星图谱进行观测,并利用计算机进行模拟,最终发现这个「本地泡」内包含了1000多颗恒星,但是恒星的密度却非常的低,只是相比于银河系内部的密度,太阳附近的密度要小两三个数量级。

这就让人更加明白,「本地泡」是由一颗比较大恒星变成了超新星后形成的。
超新星爆发会释放出相当于10^44焦耳的能量,在1400万年前,银河系中间的一个离太阳大概150-300光年的地方爆发了一颗非常大的超新星,然而这个地方离太阳虽然不算很远,但是由于银河系中间处于「本地泡」的边缘,所以太阳所受的影响并不是非常大。

在爆炸后巨大的冲击波在银河系中间不停地扩散,最终形成了一个类似巨大气泡的圆形结构。
这个结构就是「本地泡」,「本地泡」中央是由比较高温的等离子体气泡构成的,气泡的温度约为10000-100000开尔温,由于温度比较高,所以里面几乎是全部是电离的气体,这就是等离子体。

由于等离子体散发出的光子能量较大,人们才能在光学望远镜中对「本地泡」中心进行观测和发现。
「本地泡」的厚度约为100光年,直径大约为1000光年,它包围了太阳系和一系列的恒星,形成了这个新的一级宇宙结构。
「本地泡」最外层则是构成它的边界的中性气体和星际尘埃,由于边缘处的温度不是特别的高,所以星际尘埃几乎都是中性的,这也为太阳系内部恒星的形成提供了非常好的条件。

因为星际尘埃的存在,我们现在在地球上看到的夜空中的繁星之所以能够如此美丽,是因为星际尘埃在散射和吸收恒星的光芒后产生的结果。
而「本地泡」的边缘的中性气体在银河系的螺旋臂区域是存在着的,所以有可能在地球外星际探测设备监测到来自外太阳系星系的气体和尘埃样本。

二、「本地泡」的影响。

在「本地泡」形成以后,太阳系也被缓慢地吸引到了「本地泡」中,直到现在太阳系已经位于「本地泡」的中心位置。
然而「本地泡」并没有停止膨胀的迹象,而是在不停地膨胀和生长,同时这些恒星也在不断运动和互相之间进行引力的牵引。

这就导致了,当前太阳系所处的「本地泡」以及星际尘埃所存储的物质在未来的演化中有可能会形成新的恒星或者行星,太阳系也有可能会被牵引到新产生的结构中去。
在未来500万年,太阳系有可能会继续被牵引到更加中性的区域中去,然后「本地泡」将会离我们远去,太阳系将进入另一个新产生的泡状结构中,而「本地泡」也将不再进行膨胀,最终会变成一个固定的结构。

在爆发出这一级别的超新星之后,「本地泡」中出现的低密度高温等离子体所散发出的X射线和伽玛射线扫过太阳系所处的「本地泡」,这对于太阳系内的恒星形成的演化有着至关重要的影响。
因为高温高能量辐射所产生的电子和离子会跟恒星的磁场进行作用,高速运动的离子和电子会产生辐射,这也会导致恒星的辐射流进行阻碍,从而影响太阳系内部恒星的形成。

与此同时,太阳系和「本地泡」的距离以及相对速度也决定了X射线和伽玛射线对于太阳系的影响不会太大,尤其是「本地泡」边缘处的中性气体和星际尘埃还可以对太阳系进行屏蔽,从而保护太阳系免受强电磁辐射的影响。
「本地泡」中所包含的1000多颗恒星也表明这个超新星在爆发出来后产生的气泡边缘处的环境可能对新的恒星的形成有着极大的影响,这个新的宇宙结构也可能会变成新的孕星区。

有人推测,1400万年前产生「本地泡」的超新星爆发是属于一种特殊的类型,如果这种特殊的超新星爆发方式经常出现的话,那么银河系可能就会变成由像「本地泡」一样的泡状结构进行构成了,同时超新星爆发的次数也会比现在更加频繁。
但是令人意外的是,人们并没有观测到这一现象,好奇地问:太阳系如果继续进化成为新的结构,这对于太阳系内部会有什么样的影响呢?

三、超新星爆发对太阳系的影响

超新星爆发产生的能量是非常巨大的,每一颗超新星爆发都可能释放出几十倍于太阳的能量,还有部分则会转化为中子星或者黑洞,就连被称为「幼年」阶段的恒星都会在自己的寿命终结时变成超新星爆发并释放出巨大的能量。

人们推测最大的一次超新星爆发可能释放出超过10^46焦耳的能量,这对于星际之间的物质都会产生巨大的影响。
如今银河系中每隔100年的时间就会出现至少三次超新星爆发,在1400万年前,太阳所处的「本地泡」就已经有1000多颗恒星,在1400万年前太阳所在的血统也已经有2到3颗超新星爆发产生的巨大能量,但是这并没有对太阳系内部有什么不利的影响。

可能是这个「本地泡」内部的超新星爆发产生的能量是在等离子体气泡的内部,所以才不会对太阳系等中性气体产生不利影响。
但在银河系内部,每100年就会有两到三颗超新星爆炸释放出的能量,但是这种能量所产生的后果,对太阳系内部的中性气体以及行星轨道的稳定性都会产生非常大的影响。

由于银河系内部多颗超新星爆炸会释放出大量的高能量粒子和电磁辐射,这些粒子和辐射会对太阳系内部行星的轨道进行影响,同还会对太阳系内部行星的物质产生一定的作用,这可能会造成地球轨道不稳定,甚至被甩出太阳系,这就对太阳系的稳定性产生很大的影响。

而太阳系内碰到游荡黑洞或是老年恒星所形成的超新星爆炸,这些能量的影响几乎是不可忽视的,这对于太阳系内部的稳定性会是一个非常大的威胁,人们需要对这一类宇宙灾难进行重视和预警。

结语

太阳系所处的位置,既是宇宙中的微观结构也可以代表宇宙的宏观结构,人们对太阳系的研究能让我们更加深入地去探寻整个宇宙结构的奥秘。

随着科技的不断进步,对太阳系周围的宇宙结构的探测和理解也会更加深入,这也有助于我们更加准确地预测太阳系未来的演化轨迹。