尊敬的兄弟/姐妹,
宇宙学书籍将创世六阶段之后时期的所有特征都比作宇宙如今的特性。物质已经成型,高温下原子间的相互作用和协调作用已经开始。原子的形成促进了分子的形成;分子的结合使大量的物质充满了宇宙空间,在合适的物理条件下,天体开始形成;太阳、地球、行星被创造出来。接下来的典型特征是……在这种温度下,整个宇宙不像现在这样黑暗,而是闪闪发光。
物质以气态形式凝聚,随着时间的推移逐渐冷却,密度值也随之增加,并逐渐凝固,最终形成了我们所知的行星。宇宙大约在最初的70万年里,仍然是一个由氢和氦组成的均匀气体云。但宇宙并没有坍缩成一个点,形成一个单一的星系;而是形成了数十亿个星系中心。那么,是什么导致宇宙停留在气体云的状态?或者为什么它没有坍缩成一个点?
多年来,宇宙学一直在思考这个问题,1973年,理论物理学家、黑洞专家罗杰·彭罗斯试图计算最初的创世力量。结果发现了比大爆炸产生的质子还要小的微小粒子。这些粒子并非像黑洞那样由恒星坍缩形成,而是在创世之初就存在的。这些黑点虽然比原子还小,但却像黑洞一样吞噬着它们遇到的任何东西。然而,人们已经发现它们留下了痕迹。
氢和氦云聚集在这些巨大的引力中心周围,似乎形成了数十亿个星系的内核。宇宙从一个相邻的宇宙汤,一个气体云状的点开始膨胀和成形。当宇宙成形时,赋予它形状和面貌的这一巨大转变,古兰经也预言到了:
恒星如同生命一样,经历婴儿期、青年期和成熟期后,最终也会衰老并走向死亡。星系之间存在着被称为星云的气体和尘埃云,它们构成了恒星的原材料。在我们自己的银河系中,气体和尘埃主要分布在从银河系中心向外延伸的旋臂上。
一种被称为“空间效应”的影响导致星际物质聚集并浓缩成巨大的云团和球体。在恒星的早期形成过程中,浓缩的云团结构稀疏,不足以产生引力。因此,气体和尘埃云团是如何聚集和浓缩的,目前尚未完全解释清楚。
聚集在一起并坍缩的云团,在历经数百万年的过程中,由于碰撞加剧而开始升温。这些碰撞最终导致云团燃烧并发出光芒。最初,它会发出红外线和无线电波等辐射。
恒星诞生时,气体团的外层坍缩速度很慢,而中心部分则坍缩得很快。随着云团密度增加,它会发出越来越多的光,最终在包裹自身的黑暗尘埃云中闪耀。恒星开始发光时,会在新生恒星周围形成一个星盘。在这个星盘的上下两侧,强烈的热气体以相反的方向向外喷射,形成强风,带走大部分阻碍新生恒星可见性的原始气体云。这样,恒星就进入了普通望远镜的观测范围。恒星出现并达到一定年龄后,其中心产生的能量会阻止恒星进一步坍缩。这种能量试图提供足够的压力来阻止物质坍缩并向外扩张。这样,恒星就达到了平衡状态。
我们无法用普通望远镜观测到星际气体云中诞生的恒星,因为太空中的气体和烟雾颗粒大小的尘埃云会吸收穿过云层的光线。因此,我们只能看到云层在恒星背景下呈现出暗淡的轮廓。恒星的诞生只能通过红外望远镜进行研究。一种改进的红外望远镜首次安装在1983年发射入轨的卫星上。这台望远镜探测到了隐藏在星际云深处数千颗年轻的恒星。
浓缩的气体云必须达到一定规模才能形成恒星。如果聚集的气体云不够大,就会发生不同的情况。这时,我们看到的不是恒星的诞生,而是行星的诞生。恒星及其周围行星系统的形成就是这样发生的:一方面恒星形成,另一方面,它们周围较小的气体云形成行星。
在宇宙中,既有太阳十分之一大小的恒星,也有太阳一百倍大小的恒星。与太阳相比,恒星的下限是比太阳暗淡、表面温度为 3000 摄氏度的恒星;中间是类似太阳、表面温度为 6000 摄氏度的恒星;上限则是质量非常大、表面温度高达 30000 摄氏度甚至更高的恒星。
质量大的恒星,与人们的普遍认知相反,寿命更短。因为这些恒星的核心更致密、温度更高,所以核反应也更剧烈,因此它们拥有更明亮的表面。大质量恒星快速消耗核燃料,这意味着它们的燃料会更快耗尽。而小质量恒星虽然燃料较少,但它们会缓慢地消耗燃料,因此寿命更长。
我们知道气体的压力和温度之间存在简单的关系。当我们加热密闭容器中的气体时,它的压力会增加;当我们降低温度时,它的压力也会降低。如果我们考虑到恒星中心数百万度的高温,就能想象那里存在多么巨大的压力。我们知道那里的高温是由核反应产生的。每一颗恒星都受到一种引力的作用,这种引力会将恒星内部元素的原子相互靠近并压缩。恒星的质量越大,引力就越大。这种由外向内的力与由内向外的核爆炸力保持平衡。维持恒星生命和寿命的最重要反应是氢通过聚变(核聚变)过程转化为氦。但迟早燃料会减少,反应堆开始不稳定。在这种情况下,压力支撑就会受到威胁,恒星开始输掉它与引力的长期斗争。
恒星在其燃料耗尽时,会经历与其质量成比例的变化。1.44这个数字与太阳的质量成比例,质量小于太阳质量1.44倍的恒星最终会变成白矮星;而质量大于太阳质量1.44倍的恒星则会变成中子星,甚至黑洞。如果恒星的质量大于太阳质量的1.44倍,那么这些大质量恒星不会变成白矮星。它们的内部温度和密度会进一步升高,燃料(铁、镍、铬、钴)将无法继续燃烧。温度和压力会将电子和质子结合成中子。铁核会形成一个直径100公里的球体。然后,恒星会在临界温度下爆发,释放出相当于太阳光度数十亿倍的光芒。这就是超新星爆发。爆发伴随着巨大的冲击波和中微子流。爆炸产生的物质会以气体云的形式散布到太空中。
从物质层面来说,我们曾经是某个恒星的一部分。那颗恒星可能比我们的太阳大得多,而且很可能是在宇宙诞生之初,也就是最初的几十万年内形成的。
那时,宇宙几乎完全由氢组成。太阳系以及我们所在的地球也都是建立在这个元素之上的。氢孕育了一切,宇宙中所有的物质都源于这个简单的氢原子。然后,数十亿年来,氢在核熔炉中被加工成氦。就这样,生命走到了尽头。当燃料库开始耗尽时,死亡的阴影已经逼近。首先是收缩开始。当熔炉熄灭时,巨星的质量坍缩了。坍缩带来的压力引发了新的核反应。就这样,从碳到铁的一系列元素诞生了。
数十亿年的生命,就这样在几秒钟内结束了。恒星核心的原子粒子在短短几秒钟内熔化并转化为中子,而靠近表面的部分则以每秒一千万公里的速度喷射到太空中。这是一个令人难以置信的时刻,产生了数十亿度的高温,亮度达到了数十亿个太阳的亮度。与此同时,比铁更重的元素也在此过程中被创造出来。
释放出的巨大能量会加热恒星的外层,以至于在短时间内,新的核聚变反应(吸收能量而非释放能量的反应)成为可能。在这个熔炉中,除了铁之外,还会产生其他重元素,如金、铅和铀。这些元素与之前合成的较轻元素(如碳和氧)一起被抛入太空,并与无数超新星的残骸混合。在接下来的时代里,这些重元素将与新的恒星和行星世代一起诞生。
我们的星球之所以拥有碳、氧、金、铜、银等元素,最终孕育出生命,都要归功于被称为“超新星”的壮丽而巨大的宇宙事件。生命之源碳和氧,我们戴在手指上的银戒指和金戒指,屋顶上的铅板,核反应堆中铀燃料棒的核心,都是在我们太阳诞生之前就已经消亡的恒星的临终阵痛。
正如所见,超新星爆发在物质从宇宙的一个点转移到另一个点的过程中扮演着关键角色。爆发后散落的恒星残骸,在宇宙的其他角落聚集,创造出新的恒星或恒星系统。太阳、太阳系中的行星,当然还有我们的地球,都是很久以前一次超新星爆发的结果。在这个广袤无垠的宇宙中,人类将作为果实被创造出来,物质经历的这些转变以及朝着目标的逐步前进,清晰地展现了知识、力量和意志,以及慈悲和恩典的交织。
致以问候和祈祷……
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