宇宙几乎造就了它将造就的所有恒星

我们的人类世界浸透在光中。首先，有100万亿个光子每秒到达地球日光表面的每平方厘米，然后从我们称为太阳的天然巨型热核反应堆的外壳跑到这里。也有光子在任何立方厘米的开阔空间中飞驰而过。其中一些是130亿年前炎热的大爆炸遗留下来的微波，另一些是遥远的恒星产生的光子和散布在宇宙中的无数天体物理事件。

我们也沐浴在当地来源的手工电磁辐射中。我们温暖、柔软的人类是强大的红外线灯塔。我们奇特的化学新陈代谢以热的形式释放能量，将光子辐射到环境中。如果你能打开对电磁光谱的红外波长敏感的护目镜，你会发现一个灿烂的世界：从你自己产生的光到你的狗、猫、宠物鹦鹉发出的光，甚至是疯狂拍打着的昆虫的微小肌肉。1个。

然而，当我们把目光投向宇宙之外的地方时，越来越明显的是，我们光饱和的存在可能有一点不寻常。这一事实的最大线索之一就是每当日落和天空变暗时都会盯着我们的脸。如果我们生活在一个真正无穷无尽、一成不变的宇宙中，那么我们可能会认为，在我们观察的每个方向都会有恒星组成的星系，它们都以无限的顺序堆积在一起，这样就没有地方没有可见光了。

在宇宙学中，这被称为奥尔伯斯悖论，源于德国天文学家海因里希·奥尔伯斯(Heinrich Olbers)在1823年的工作。尽管奥尔伯斯在数学表达上做得不错，但对于为什么天体大部分是黑暗的，奥尔伯斯本人未能提供一个很好的解决方案，这为埃德加·艾伦·坡(Edgar Allen Poe)在1848年将事情带入正确轨道留下了空间。爱伦·坡的定性洞察力是，也许宇宙还不够老，不足以让天空充满光。

现代对这一悖论的解决方案包含一些微妙之处，但它确实主要归结于这样一个事实，即我们并不生活在一个无穷无尽、一成不变的宇宙中。宇宙不仅有有限的年龄，它有一段复杂的造星历史(有限的寿命)，而且它正在经历一次膨胀，稀释了从遥远地方到达我们的光的强度。因此，我们的天空对我们的眼睛来说并不是均匀明亮的，与我们日常的环境相比，大多数宇宙都是光子匮乏的。

然而，这个故事并没有完全结束，因为恒星历史中有一些奇怪的怪事，一开始就与恒星的实际形成有关。虽然我们对导致单个恒星或星团存在的基本物理驱动力和过程有相当强大的理解(尽管仍然不完整)，但从星际物质的引力聚集和坍塌开始，当涉及到星系中的整个恒星群体时，事情就相当棘手了。

过去30年左右的研究表明，宇宙中恒星的形成在大约100亿到110亿年前达到了延长的活动高峰。2自那个时代以来，虽然新星肯定还在产生，但产生的速度已经急剧下降。如此之多，以至于看起来宇宙将会产生的绝大多数恒星-可能有95%-已经形成了。3未来是一个恒星新生数量不断减少的未来，随着星系合并或其他触发事件的发生，偶尔会出现小雨。

40年前的这个星期二，一个汽车大小的设备从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空。35年后，它成为第一个也是唯一一个进入星际空间的人造物体。一路上，旅行者号探测器(在那里...。多读

但这里有一个很大的谜团。究竟是什么限制了宇宙已经并将会产生的恒星数量呢？这个问题长期以来一直是激烈的天体物理学辩论的主题，特别是与单个星系的恒星组成有关的问题。例如，我们目前的宇宙学范式(或者至少是大多数科学家认同的范式)是，我们生活在一个由暗物质主导的宇宙中，在暗物质宇宙中，最大的星系应该是最近形成的，4是由较小系统的分层、引力驱动的合并而形成的。然而，如果你研究非常大的大质量星系，你会发现它们往往是由更老的恒星组成的，这表明它们已经在衰老中坐了很长时间了。

为了试图解释这一点，天文学家引用了“猝灭”的概念，即某些东西作用于抑制或关闭星系中新恒星的形成。不足为奇的是，你需要一个相当强大的机制来扑灭这种规模的任何东西，其中最有可能的罪魁祸首是存在于大多数星系核心的超大质量黑洞，它们可以在物质尖叫着驶向它们的视界时，淹没它们周围的空间，释放出光子和粒子。确切地说，这种向外转移的能量可以吹走星际气体，否则这些气体就会冷却并聚集成新的恒星。

当然，这可能如何发挥作用的确切细节还没有完全弄清楚。但有了新的诱人的线索，事实是超大质量黑洞的质量似乎与它们所在星系中包含的恒星的质量相关。这是相当令人震惊的，因为即使是一个质量是太阳十亿倍的超大质量黑洞，其体积也只相当于我们太阳系的体积。因此，不知何故，一个横跨数万光年的星系与其中心实际上是一个微观点密切相关。

一种提出的解释是存在一种脉冲反馈系统。如果黑洞通过吞噬产生新恒星的星际物质同样的流入而增长，这可能会引发大量流出的能量，同时将黑洞食物推开，并使整个星系的恒星形成消失-使黑洞的质量和恒星总数在整个历史上保持同步增长。

这就是黑洞最奇怪的特征之一。尽管黑洞是宇宙中的“单行道”-由事件视界覆盖的空间和时间的内在交错，不允许任何东西返回-黑洞也可以驱动可观察到的宇宙中一些最明亮、影响最深远的现象。反过来，这些现象很可能深刻地限制了宇宙中可以有多少恒星；在熄灭宇宙累积的光线方面起到了一定作用。有句老话说，没有黑暗就不能有光，对宇宙来说，没有光就不能有黑暗，这也是千真万确的。

Caleb Scharf是一名天体物理学家，也是纽约哥伦比亚大学天体生物学主任，也是研究人类和机器意识的研究所yhouse enyc.org的创始人之一。他的最新著作是“可缩放的宇宙：穿越宇宙尺度的史诗之旅”，从几乎一切到几乎什么都没有。

2.Madau，P.&Amp；Dickinson，M.宇宙恒星形成史。天文学与天体物理学年度评论52,415-486(2014)。

3.Sobral，D.等人。一次大型的H-α观测：来自HiZELS的恒星形成星系的11个Gyr演化：2·23、1·47、0·84和0·40。皇家天文学会月刊428,1128-1146(2013)。

4.大质量星系中的MAN，A&A；Belli，S恒星形成猝灭。“自然天文学2,6950697”(2018年)。

5.斯蒂芬斯，T。星系是如何死亡的：对恒星形成猝灭的新见解。News.ucsc.edu(2020)。