北京時(shí)間 9 月 16 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，我們的人類世界，沐浴在光芒下。首先，地球上有光照的那一面，每平方厘米每秒接收大約 10 萬億個(gè)光子，這些光子來自遙遠(yuǎn)的天然巨型熱核反應(yīng)堆——也就是我們所說的太陽的——外層。然后，也有光子在任何立方厘米的開放空間內(nèi)四處游走。有些是 130 億年前宇宙熱大爆炸時(shí)遺留下來的微波，另一些則是遙遠(yuǎn)的恒星以及宇宙中各種各樣的天文物理現(xiàn)象產(chǎn)生的光子。
我們周圍也充斥著來自地球的人工電磁輻射。我們這些溫暖柔軟的人類，本身就是行走著的強(qiáng)大紅外信標(biāo)。我們神奇的化學(xué)新陳代謝可以將能量化作熱量散發(fā)出去，向環(huán)境輻射光子。如果你戴上一副可以感應(yīng)電磁光譜中紅外波長(zhǎng)的眼鏡，你會(huì)看到一個(gè)光芒四射的世界：這里有你自己產(chǎn)生的光，有你的貓狗、寵物鸚鵡、甚至撲騰著翅膀的昆蟲身上那一丁點(diǎn)兒肌肉產(chǎn)生的光。
但是，當(dāng)我們把目光投向廣袤的宇宙中時(shí)，越來越明顯的是，我們這個(gè)充滿光芒的世界，在宇宙中似乎有點(diǎn)不尋常。最明晃晃的一個(gè)提示之一就是，每當(dāng)太陽落山后，我們的世界就陷入一片黑暗。如果我們生活在一個(gè)真正的無限且永恒不變的宇宙中，那么我們可能不管走到哪里，一抬頭就可以看到滿天的星星，所有恒星無限堆疊以至于照理說應(yīng)該任何地方都有光可見。
有點(diǎn)矛盾，是不是？在宇宙學(xué)中，我們將其稱之為 “奧伯斯佯謬”，由德國(guó)天文學(xué)家奧伯斯于 1823 年提出。盡管奧伯斯本人努力想用數(shù)學(xué)方式解決這個(gè)長(zhǎng)久以來的公認(rèn)難題，然而他還是沒能夠?yàn)?“為什么宇宙大部分都是黑暗的”這個(gè)問題，提供一個(gè)很好的回答。最后，竟然是埃德加 · 愛倫 · 坡在 1848 年首次為奧伯斯佯謬給出了看似合理的解釋。愛倫 · 坡的定性分析是，也許宇宙還太年輕，不足以讓整個(gè)天空充滿光芒。
對(duì)奧伯斯佯謬的現(xiàn)代解釋有一些微妙之處，但實(shí)際上確是可以歸結(jié)為以下事實(shí)：我們并不是生活在一個(gè)無限且永恒不變的宇宙中。宇宙不僅年齡有限，而且制造（具有有限壽命的）恒星的歷史也十分復(fù)雜，并且宇宙也在不斷擴(kuò)張，進(jìn)而稀釋了從遠(yuǎn)方抵達(dá)我們周圍的光強(qiáng)度。因此，我們頭頂?shù)纳n穹看起來亮得不太均勻，然后與我們生活的日常環(huán)境相比，大多數(shù)宇宙還尤其喜歡 “吞噬”光子。
但故事并沒有就此結(jié)束，因?yàn)楹阈堑臍v史中有一些奇怪之處。首先，這和恒星的實(shí)際形成有關(guān)。盡管我們對(duì)單個(gè)恒星或星團(tuán)的形成的基本物理動(dòng)因和過程已經(jīng)具有（仍不完整但）自信的了解——始于引力凝聚和星際介質(zhì)的坍縮，但是涉及到整個(gè)星系時(shí)，事情就比較棘手。
過去三十多年的研究表明，大約在 100 億到 110 億年之前，整個(gè)宇宙中的 “造星”活動(dòng)曾達(dá)到過一次高峰。自此之后，雖然宇宙中依舊不時(shí)地會(huì)有新的恒星形成，但造星頻率已大不如前。基本上可以說，宇宙能制造的恒星——大約 95% 的恒星——差不多都已經(jīng)造完了。未來，新誕生的恒星只會(huì)越來越少，期間偶爾還會(huì)發(fā)生星系合并或其他突發(fā)事件等。
不過這里邊仍有一個(gè)大疑問。究竟是什么限制了宇宙所能制造的恒星數(shù)量？這也是一個(gè)經(jīng)久不衰的天文討論話題，尤其是跟單個(gè)星系的恒星組成有關(guān)的話題，更是經(jīng)常被提起。比如，我們當(dāng)前的宇宙學(xué)范式（或者說大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)可的一種范式）是，我們生活在一個(gè)以暗物質(zhì)為主的宇宙中，而在這個(gè)以暗物質(zhì)為主的宇宙中，最大的星系應(yīng)該是最近才形成的，由低等級(jí)的、引力推動(dòng)而合并的小星系組成。但是，如果你仔細(xì)研究那些龐大的星系的話，你又會(huì)發(fā)現(xiàn)它們大多數(shù)是由更早的恒星組成，說明它們至少已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間。
為了解釋這一點(diǎn)，天文學(xué)家引入了 “息產(chǎn)（quenching）”這個(gè)概念。在這個(gè)過程中，一些活動(dòng)抑制或阻止了星系中新恒星的形成。不出所料，你需要一個(gè)十分強(qiáng)大的機(jī)制，才能夠以如此大的規(guī)模抑制或阻止造星活動(dòng)，然后這背后嫌疑最大的因素是存在于大多數(shù)星系中心的超大質(zhì)量黑洞。這些黑洞呢，會(huì)吞噬它們周圍的一切。當(dāng)物質(zhì)接近黑洞表面時(shí)，它們會(huì)以光子和粒子的形式釋放出能量。這種向外輻射的能量恰好將本可以漸漸冷卻并凝聚成新恒星的星際氣體吹遠(yuǎn)吹散，從而抑制了新恒星的形成。
當(dāng)然，這個(gè)具體的過程我們還不是非常了解。但是有一個(gè)新的非常撩人的線索是，超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量似乎跟它們所在星系中恒星的總質(zhì)量有關(guān)聯(lián)。這個(gè)線索十分令人驚訝，因?yàn)榧幢闶琴|(zhì)量超過太陽質(zhì)量十億倍的超大質(zhì)量黑洞，它的體積也就跟一個(gè)太陽不相上下。所以就有可能，一個(gè)直徑數(shù)萬光年的星系，其實(shí)與其中心的那一個(gè)非常小的小點(diǎn)，關(guān)系密切。
對(duì)此，有一個(gè)解釋是，這其中存在一種脈沖反饋機(jī)制。如果黑洞通過吞噬與形成新恒星相同的星際氣體而成長(zhǎng)，那么這個(gè)過程也會(huì)導(dǎo)致輻射出去的能量被黑洞本身吞噬，進(jìn)而輻射出去又被吸回來的能量又會(huì)吹遠(yuǎn)吹散使黑洞長(zhǎng)大的星際氣體，同時(shí)也阻止了整個(gè)星系的造星活動(dòng)。在這個(gè)機(jī)制下，黑洞的質(zhì)量和星系中恒星的總數(shù)，在它們的整個(gè)生命周期中，始終處于同步增長(zhǎng)的狀態(tài)。
這也促成了黑洞的一個(gè)最奇怪的特征。盡管宇宙是 “單向運(yùn)動(dòng)的”——空間和時(shí)間向黑洞表面彎曲，任何東西都無法逃逸，但黑洞卻也可以為宇宙中觀測(cè)到的某些最明亮和影響深遠(yuǎn)的現(xiàn)象提供解釋。這些現(xiàn)象，反過來，或許極大地限制了宇宙內(nèi)恒星數(shù)量；也對(duì)抑制宇宙中光芒的積累起到作用。有句老話說，沒有黑暗，就沒有光。對(duì)于宇宙而言，我們也可以這么說：沒有光，就沒有黑暗。
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