科学无国界
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福利时间今天我们将送出三本由图灵新知提供的优质科普书籍《隐匿的宇宙：用基本粒子揭开宇宙之谜》。
本书为著名基本粒子物理学家村山齐教授关于“宇宙是什么”的畅销科普读物。书中以回答“宇宙由什么组成”以及“我们为什么存在”这两个人类最为原始、朴素的疑问为线索，通过结合最新的基本粒子物理和天体物理研究，用风趣幽默的语言和比喻，从全新的视角讲述了“宇宙的本原结构”和“自然的本原法则”，清晰描绘出了当前人类研究体系下的宇宙整体图景，并讲解了宇宙中“暗物质”“暗能量”等神秘组成部分，是了解自然和宇宙黑暗秘密的科普佳作。
作者：Elizabeth Howell
翻译：螳吉呵呵&吴尚飞
审校：山寺小沙弥
在太空中,我们习惯于处理与巨大的尺度和巨大的物体相关的问题。从宇宙的角度来看，地球很是渺小。甚至是在我们的太阳系，地球也要比木星 (根据NASA提供的数据，木星的体积超过地球的1000倍) 和太阳 (根据康奈尔大学提供的数据，太阳体积超过地球的100万倍)小很多。
UY Scuti和太阳的对比 图片来源：wikipedia
即便是我们的太阳,和已知最大的恒星相比,也显得非常渺小。太阳是G型星，也是黄矮星，它的体积在宇宙尺度中只能算平均大小。一些“超超巨”星要比太阳大的多得多得多。现在已知最大的恒星应该是UY Scuti，它的体积超过太阳的1700倍。 (考虑到观测误差的影响，UY Scuti 在最大恒星表上的排名也许会下降几位。) 然而，UY Scuti的质量仅仅是太阳的大约30倍，所以可以看出体积大小并不能完全决定质量的大小。
后发星系团的中心区域，椭圆星系NGC 4889和NGC 4874。 图片来源：wikipedia
如果想在这个大块头排行里加入宇宙中更大的物体，像黑洞这样的天体就要被考虑进去，尤其是处在星系中心的特大质量黑洞。(银河系中心有一个质量是太阳400万倍的黑洞。) 目前发现的的最大的黑洞之一位于NGC 4889中，质量大约是太阳的210亿倍。
宇宙中还有比超重黑洞更大的存在。星系是恒星系统的集合体，所有的东西都包含在恒星系统里。（如行星、恒星、小行星、彗星、矮行星、尘埃等等。）银河系的跨度大概有10万光年，一光年就是光在一年内跑过的距离。事实上很难去界定哪一个星系是最大的，因为星系没有明确的边界，不过我们知道的最大星系的尺度大概是几百万光年。已知最大的星系是IC 1101，它的尺度大约是银河系的50倍，质量是其2000多倍，它的直径大约有550万光年。星云以及巨大的气云同样可以大得惊人。位于Triangulum星系中的NGC 604一般被认为是最大的星云之一，它的尺度大约有1520光年。
室女座超星系团 图片来源：wikipedia
最后，我们要介绍的是宇宙中最巨大的结构。星系之间通常被万有引力束缚在一起形成被称为星系团的结构。 (例如，银河系属于包含24个星系的星系团，仙女座星系也是这个星系团中的星系之一。) 天文学家一度以为星系团就是宇宙中最大的结构。 然而，在20世纪八十年代，天文学家意识到数个星系团之间可以靠万有引力的作用形成超星系团。
最大的超星系团是什么？
宇宙中已知最大的超星系团是武仙－北冕座长城（Hercules-Corona Borealis Great Wall）。它于2013年首次被报道并被研究过数次。这个超星系团非常巨大以至于光也要花费100亿年才能穿过它。要知道，宇宙的年龄也才138亿年。
在一个研究组(由匈牙利国立公共服务大学的Istvan Horvath领导)探测一个被称为伽马射线暴的简单的宇宙学现象时，这个结构才初次进入科学家的视野。当时以为观测到的伽马射线暴来自超新星或者大质量恒星寿命终结时的爆炸。
伽马射线暴是释放强烈辐射的天文事件，可用来追踪遥远宇宙的物质分解。本图是GRB 080319B的想像图。 图片来源：wikipedia
伽马射线暴被认为是用于探测宇宙中大质量团簇位置的良好指标，因为大质量行星倾向于聚集在高密度区域内。第一次探测显示伽马射线在武仙座（Hercules constellation） 和北冕座（Corona Borealis constellation） 的方向上100亿光年处高度聚集在一起。
但令人疑惑的是伽马射线暴的源头究竟是一个多大的结构。2013年发表在探索新闻（Discovery news）上的一篇文章指出这个结构和天文学中的一条基本原理相抵触，也就是宇宙如何组成和演化的原则。这条原则明确表明只要是在足够大的尺度下观测，宇宙中的物质应该是均匀的。然而，星系团不是均匀的。
"我认为这个结构过于巨大。尽管作为文章的合作者之一，我仍然有我的疑虑"南卡罗来纳大学查尔斯顿学院的天文学家Jon Hakkila在2014年的一篇新闻稿中说。他说在那个方向观测到伽马射线的概率非常小，远低于百分之一。
"事实上，我们相信这种结构是存在的，" 他补充道， "还有其他的结构在破坏宇宙的匀质性：斯隆长城（the Sloan Great Wall） 和 大型类星体（Huge Large Quasar Group）是其中两例。事实上, 也许还有其他更巨大的结构，只有时间可以告诉我们答案。"
太阳系中的“大佬”
尽管太阳系和武仙－北冕座长城相比显得非常渺小，但这里给出了太阳系中一些最大的物体。
木星和地球的对比图。 来源：图片来源：wikipedia
最大的行星：木星，直径大约142984km，大概是地球直径的11倍。
伽利略号探测器拍摄的木卫三照片。 图片来源：wikipedia
最大的卫星：木卫三（Ganymede） ，位于木星周围的轨道上，星体直径大概5268km,比水星的直径还要大一些。
奥林帕斯山的拼贴卫星照片，于边缘可见部分奥林帕斯山光环。图片来源：wikipedia
最高的环形山：火星上的奥林帕斯山（Olympus Mons） ，大约25km高，是珠穆朗玛峰的三倍（奥林帕斯山也是最高的山）。
水手号谷位于中央。图片来源：wikipedia
最大的峡谷：火星上的水手峡谷（Valles Marineris） ，超过3000km长，宽600km，深8km。
乌托邦平原上的霜冻。图片来源：wikipedia
最大的火山口：火星上的乌托邦平原（Utopia Planitia） ，直径约3300km。它是1976年Viking 2 宇宙飞船的降落区。
黎明号太空船拍摄的灶神星灰阶合成影像。图片来源：wikipedia
最大的小行星：灶神星（4 Vesta） ，跨度530km。他位于火星和木星之间的小行星带中。
由新视野号拍摄到的冥王星近真彩色照片。图片来源：wikipedia
最大的矮行星：冥王星是最大的矮行星，直径2370km。它曾被认为比矮星Eris还要小。但是2015年新视野号（New Horizons）做的测量改正了这个看法。
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发表于 2018-1-23 02:14
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