诞生与未来， 从大爆炸到暗物质网， 宇宙一直在扩张

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关于星系，我们还有很多不知道的。Zakharchuk
星系是如何形成的? 为了回答星系是如何形成的问题，我们需要回到宇宙诞生的时候，大约140亿年前。宇宙的伟大之处在于我们可以做到这一点。因为光传播到我们这里需要时间，所以当我们观察一个遥远的星系时，我们看到的是它过去的样子。


我们能看到的最远的时间是宇宙诞生后的40万年。如果我们把宇宙的历史想象成一个人的生命长度，这就像回顾他们出生后的20个小时。我们看到的是一堵发光的墙。这是创造宇宙的大爆炸留下的宇宙微波背景光。
物质的产生大爆炸首先创造了一个巨大的空间，三分钟后它就被物质填满了。


随着宇宙冷却，引力开始吸引物质。当物质堆积得足够多时，引力把物质拉到一起，直到第一批恒星的诞生照亮了宇宙。每一团物质都创造了无数的恒星。
另一个谜团是潜伏在所有大型星系中心的超大质量黑洞。黑洞是宇宙中引力强大到连光都无法逃脱的区域。有一颗质量是太阳的400万倍的恒星位于我们银河系的中心。星系越大，它所包围的黑洞就越大。这告诉我们星系的发展和这些黑洞之间一定有密切的联系。


这是一个位于星系中心的超大质量黑洞的计算机模拟图像。NASA, ESA, D. Coe, J. Anderson和R. van der Marel (STScI)， CC BY-NC-ND
然而，我们并不知道这些黑洞是如何形成的, 但我们知道这一定发生在宇宙历史的早期。有一种观点认为，密度最大的物质团块可能已经坍缩成为黑洞。另一种说法是，第一批存活和死亡的恒星留下了黑洞，然后这些黑洞合并在一起成为一个巨大的单一黑洞。


事实证明，如果我们认为我们理解了引力，那么宇宙中一定有比我们所能看到的多得多的物质, 天文学家给它们起了个名字: 暗物质。宇宙之网被认为主要是由暗物质构成的。我们认为星系通常是由比普通物质更多的暗物质组成的，而星系之间的暗物质甚至更多。如果这是正确的，暗物质一定对星系的形成产生了巨大的影响，但我们不知道具体是如何影响的。
宇宙仍在增长由大爆炸产生的物质形成恒星群并不是故事的结束。以银河系为典型的例子, 银河系中最古老的恒星分布在一个光晕中。这些恒星几乎完全是由宇宙的第一块积木——氢和氦构成的。


从地球上看银河系。John A Davis
在星系中心附近的扁平圆盘中，恒星通常含有更多的其他元素，比如碳和氧。这些恒星是由产生这些元素的爆炸恒星的灰烬形成的。除了新的恒星，这些元素还继续形成行星, 比如我们的地球。
银河系仍在以两种方式增长。星系之间其实有很多物质, 当这种物质的温度冷却时，它就会像雨一样落在银河系中，为新恒星的形成提供燃料。此外，银河系的引力意味着它会吞噬整个小矮星系。
最终，所有这些过程都将消失，银河系将变成一个古老的红色恒星星系。


相关知识
星系是由恒星、恒星遗骸、星际气体、尘埃和暗物质等组成，并受到引力绑定的系统。Galaxy 这个词源于希腊 galaxias，字面的意思是“银河”。星系的大小从只有几亿颗恒星的矮星系到拥有上兆颗恒星的巨大星系，都绕着其质量中心运行。银河系是包括地球在内的太阳系所在的星系。银河系以外的星系被合称为河外星系。


大爆炸，是描述宇宙的起源与演化的宇宙学模型，这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为：宇宙是在过去有限的时间之前，由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。
在宇宙学中，暗物质是指不与电磁力产生作用的物质，也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能透过重力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。 现代天文学经由引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。
BY:Jacco van Loon
FY:Angelina Yang Gong
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