南极天文学的“中国篇章”(2)
宇宙微波背景辐射的发现虽然在很大程度上印证了宇宙大爆炸，但接下来要解释的问题又让科学家们大伤脑筋了。大爆炸理论说，早期宇宙的主要成份是气态，随着温度的不断下降，它们慢慢地凝聚成密度较高的气体云，这些气体云又进一步聚拢成各种恒星和星系。经历了大约137亿年的演化后，宇宙才演变成了今天我们看到的样子。然而问题是，这个过程究竟是如何演进的？在天体诞生的时候，宇宙究竟发生了什么？
按照今天的理论，宇宙早期的群星是在暗物质的影响下形成的，这种物质拥有引力却不吸收和释放光子，所以它们是不可见的。在引力的作用下，暗物质很容易聚集成团，这就是“暗晕”。“暗晕”吸收普通物质，启动了恒星和星系的形成。科学家们还推测，在宇宙大爆炸发生后，由于暗物质提供引力，因此宇宙的膨胀会在暗物质的作用下逐渐减缓。然而，当科学家们依据Ia型超新星研究了宇宙膨胀的速度后却发现了相反的事实：宇宙的膨胀不是在减缓，而是在加速。
为了解释宇宙的加速膨胀，科学家们又推测，一定有一种神秘的力量在与引力抗衡，他们把这种力量称为“暗能量”。2001年，美国发射了威尔金森各向异性探测卫星，这颗卫星测得宇宙是由23%的暗物质、73%的暗能量和4%的普通物质组成的。
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除了暗物质和暗能量外，宇宙中还有一种我们难以观测到的天体——黑洞。现在我们知道，黑洞是一种引力极强的天体，其密度大得惊人。有科学家认为，黑洞是宇宙的主宰，它们吸引来自星际空间的物质，然后通过喷射物质流的形式触发恒星的形成，并最终“创造”出了星系。
综上所述，我们可以看到，人类对宇宙的许多解释都还没有得到确切的印证。由于暗物质、暗能量和黑洞很难观测，人类对宇宙的研究遇到了很大的麻烦。科学家们终于意识到，原来我们对宇宙中的绝大部分组成并不清楚，这不能不说是现代宇宙学的一个大困惑，而解答这一困惑也就自然而然地成了现代天文学和现代物理学的重要目标。
南极天文学的百年历程
有科学家认为，作为天文学研究的一个重要阵地，南极天文学最早是以发现陨石而起步的，它开始于1912年，已经有了一个世纪的发展历程。直到今天，南极大陆仍然是发现陨石最多的地方，而使用光学仪器在南极开展天文研究则开始于30多年前。
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现在，南极已成为天文学家们进行高精度天文学研究的重要场所。在过去的10年里，一些国家在南极相继建立天文观测站，开展从光学观测、射电观测、宇宙微波背景辐射观测到中微子观测等多个领域的研究。南极天文学已经成了天文学领域的一个耀眼的分支。
1998年底，美国科学家在南极实施了毫米波段气球观天计划，他们利用气球将一架望远镜送到4.2万米的高空，从而获得了清晰的初期宇宙照片，得出了宇宙是平直的观测结果。在位于南极点的阿蒙森-史考特南极站，由美国国家科学基金会资助的南极望远镜是一台直径达10米的射电望远镜，它的一项重要任务是观测南天球数千个星系团之间的联系。由于星系团的演化会反映引力和暗能量之间的相互作用，所以这种观测也是目前研究暗能量的一条有效途径。
在研究暗物质方面，南极天文学也同样出手不凡。根据目前的理论，暗物质粒子衰变或相互作用后会产生稳定的高能粒子，如伽玛射线、正电子、反质子、中微子等，因而测量这些高能粒子的信号就成了发现暗物质粒子的方式之一。
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为了捕捉来自遥远天体的暗物质粒子，科学家们在南极建设了一个用来捕获宇宙粒子的“冰立方中微子观测站”，这是一个包含有5320个感应器的“冰立方”网络，有79个深达2500米的冰洞，每个洞里埋有电缆和探测器。中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，质量非常轻，以接近光速运动，由于不带电荷，所以它们在飞行时不会受磁场的干扰而偏离方向，这样一来，如果探测到了中微子的轨迹，就可以追溯出它们的源头了。虽然中微子的来源现在还不是很清楚，但黑洞、中子星和暗物质都有可能是它们的源头，当暗物质干扰其他星体而产生了中微子的时候，这些中微子便能被“冰立方”监测到，所以，追踪“冰立方”记录下的踪迹，就有可能找到暗物质的相关线索。
综上所述，我们应该看到，与其他先进国家相比我国目前的南极天文学，还处在“追赶”的阶段，尽管如此，我国南极天文学的发展势头却是十分强劲的。在南极天文学这块摘取科学硕果的竞技场上，中国科学家的目标是完成从“追赶”向“领跑”的转变，从而使我国成为世界地基天文观测领域的“领头羊”。届时中国的南极天文学研究将更上一层楼，中国科学家将在南极天文学这部鸿篇巨制中书写下令世界瞩目的“中国篇章”。
【责任编辑】庞 云, http://www.100md.com(张唯诚)
按照今天的理论，宇宙早期的群星是在暗物质的影响下形成的，这种物质拥有引力却不吸收和释放光子，所以它们是不可见的。在引力的作用下，暗物质很容易聚集成团，这就是“暗晕”。“暗晕”吸收普通物质，启动了恒星和星系的形成。科学家们还推测，在宇宙大爆炸发生后，由于暗物质提供引力，因此宇宙的膨胀会在暗物质的作用下逐渐减缓。然而，当科学家们依据Ia型超新星研究了宇宙膨胀的速度后却发现了相反的事实：宇宙的膨胀不是在减缓，而是在加速。
为了解释宇宙的加速膨胀，科学家们又推测，一定有一种神秘的力量在与引力抗衡，他们把这种力量称为“暗能量”。2001年，美国发射了威尔金森各向异性探测卫星，这颗卫星测得宇宙是由23%的暗物质、73%的暗能量和4%的普通物质组成的。
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除了暗物质和暗能量外，宇宙中还有一种我们难以观测到的天体——黑洞。现在我们知道，黑洞是一种引力极强的天体，其密度大得惊人。有科学家认为，黑洞是宇宙的主宰，它们吸引来自星际空间的物质，然后通过喷射物质流的形式触发恒星的形成，并最终“创造”出了星系。
综上所述，我们可以看到，人类对宇宙的许多解释都还没有得到确切的印证。由于暗物质、暗能量和黑洞很难观测，人类对宇宙的研究遇到了很大的麻烦。科学家们终于意识到，原来我们对宇宙中的绝大部分组成并不清楚，这不能不说是现代宇宙学的一个大困惑，而解答这一困惑也就自然而然地成了现代天文学和现代物理学的重要目标。
南极天文学的百年历程
有科学家认为，作为天文学研究的一个重要阵地，南极天文学最早是以发现陨石而起步的，它开始于1912年，已经有了一个世纪的发展历程。直到今天，南极大陆仍然是发现陨石最多的地方，而使用光学仪器在南极开展天文研究则开始于30多年前。
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现在，南极已成为天文学家们进行高精度天文学研究的重要场所。在过去的10年里，一些国家在南极相继建立天文观测站，开展从光学观测、射电观测、宇宙微波背景辐射观测到中微子观测等多个领域的研究。南极天文学已经成了天文学领域的一个耀眼的分支。
1998年底，美国科学家在南极实施了毫米波段气球观天计划，他们利用气球将一架望远镜送到4.2万米的高空，从而获得了清晰的初期宇宙照片，得出了宇宙是平直的观测结果。在位于南极点的阿蒙森-史考特南极站，由美国国家科学基金会资助的南极望远镜是一台直径达10米的射电望远镜，它的一项重要任务是观测南天球数千个星系团之间的联系。由于星系团的演化会反映引力和暗能量之间的相互作用，所以这种观测也是目前研究暗能量的一条有效途径。
在研究暗物质方面，南极天文学也同样出手不凡。根据目前的理论，暗物质粒子衰变或相互作用后会产生稳定的高能粒子，如伽玛射线、正电子、反质子、中微子等，因而测量这些高能粒子的信号就成了发现暗物质粒子的方式之一。
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为了捕捉来自遥远天体的暗物质粒子，科学家们在南极建设了一个用来捕获宇宙粒子的“冰立方中微子观测站”，这是一个包含有5320个感应器的“冰立方”网络，有79个深达2500米的冰洞，每个洞里埋有电缆和探测器。中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，质量非常轻，以接近光速运动，由于不带电荷，所以它们在飞行时不会受磁场的干扰而偏离方向，这样一来，如果探测到了中微子的轨迹，就可以追溯出它们的源头了。虽然中微子的来源现在还不是很清楚，但黑洞、中子星和暗物质都有可能是它们的源头，当暗物质干扰其他星体而产生了中微子的时候，这些中微子便能被“冰立方”监测到，所以，追踪“冰立方”记录下的踪迹，就有可能找到暗物质的相关线索。
综上所述，我们应该看到，与其他先进国家相比我国目前的南极天文学，还处在“追赶”的阶段，尽管如此，我国南极天文学的发展势头却是十分强劲的。在南极天文学这块摘取科学硕果的竞技场上，中国科学家的目标是完成从“追赶”向“领跑”的转变，从而使我国成为世界地基天文观测领域的“领头羊”。届时中国的南极天文学研究将更上一层楼，中国科学家将在南极天文学这部鸿篇巨制中书写下令世界瞩目的“中国篇章”。
【责任编辑】庞 云, http://www.100md.com(张唯诚)