1.暗能量是什么？

20世纪20年代，天文学家埃德温哈勃发现宇宙不是静止的，而是在膨胀。1998年，哈勃太空望远镜对遥远的超新星进行了研究，发现很久以前宇宙的膨胀速度低于现在。

这一突破性的发现让科学家们迷惑不解，他们一直认为物质的重力会逐渐减缓宇宙的膨胀，甚至会导致宇宙收缩。解释宇宙加速膨胀促使科学家提出暗能量理论，暗能量是导致宇宙加速膨胀的能量。

科学家认为宇宙中暗能量的比例达到了近73%，并且是不可预测的。科学家还不能直接观察到它的存在。科学作家阿德里安乔说：暗能量可能永远不会显露出它的本来面目。然而，科学家仍然乐观地认为，研究可以揭示暗能量的起源。

2.暗物质是什么？

在20世纪60年代和70年代，天文学家假设宇宙的质量可能超过可观测到的质量。华盛顿卡内基研究所的天文学家沃拉鲁宾研究了银河系不同位置的恒星速度。

人们发现，星系中心的恒星的速度几乎和外面的恒星一样。这一发现似乎与基本的牛顿物理定律相矛盾。根据牛顿的物理定律，星系外的恒星应该更慢。

天文学家用一种看不见的质量来解释这种现象，即暗物质。虽然暗物质是看不见的，但它也有质量。研究人员根据正常物质的重力推断暗物质的存在。

据信暗物质约占宇宙的23%，只有4%的宇宙由正常物质组成，包括恒星、行星和人类。

阿德里安说：科学家仍然不知道暗物质是什么。几年内，物理学家可能会探测到暗物质粒子。然而，即使暗物质粒子有望很快被发现，天文学家也无法在短期内确定这种神秘物质的特征。

3.消失的重子哪去了？

暗能量和暗物质约占宇宙的95%，而正常物质仅占剩余的5%。然而，超过一半的正常物质已经消失，它们的下落也成了一个谜。

所谓的重子形成了质子和电子等粒子，这些粒子占据了宇宙中相当大比例的可见物质。

杂志撰稿人吉吉特巴特查吉说：当计算从早期宇宙到现在的重子时，天文学家发现重子神秘地减少了，就好像重子在宇宙进化的历史中一直在消失。

天体物理学家推测，消失的重子可能存在于星系之间，被称为温暖的星系间介质。发现消失的重子仍然是天文学家首先要解决的谜团之一，因为观察它们有助于科学家理解宇宙和星系的结构是如何随时间变化的。

4.恒星如何发生爆炸？

当一颗大质量恒星耗尽燃料并死亡时，就会发生一次大爆炸，即超新星爆炸。超新星爆炸的亮度可以在短时间内超过整个星系。

科学家已经研究超新星很多年了，并用计算机模型模拟它们，但是这种爆炸是如何发生的仍然困扰着天文学家。

Bhattacharjee说：近年来超级计算机的发展使得天文学家能够模拟恒星的内部条件，以便进一步了解恒星爆炸的机制。然而，许多细节仍不清楚，如爆炸是如何发生的，以及涉及哪些内部因素。

5.宇宙射线来自何处？

宇宙射线的起源一直困扰着天文学家，他们花了一个世纪研究这些高能粒子的起源。宇宙射线是带电的亚原子粒子，主要包括质子、电子和基本元素的带电原子核。

在从银河系的其他部分进入太阳系后，宇宙射线的运动路线将由于太阳和地球磁场的影响而弯曲。

然而，这些奇怪粒子的起源仍然是个谜。杂志的丹尼尔克莱说：经过一个世纪对宇宙射线的研究，来自宇宙的绝大部分能量仍然非常神秘，科学家们仍然需要多年的研究才能揭开他们的神秘。

6.宇宙如何再离子化？

大爆炸理论是一个普遍接受的宇宙起源和演化理论。根据这一理论，宇宙诞生于大约137亿年前，最初是一个温度和密度极高的点。

130亿年前宇宙的早期阶段被称为：在再电离时代，在此期间，早期宇宙中的氢雾被清除，并首次对紫外线透明。

科学作家埃德温凯特里奇说：大爆炸后大约40万年，质子和电子平静下来，相互吸引，最终进入中性氢原子。突然间，先前散射电子的质子可以自由穿越宇宙。

几亿年后，电子被原子剥离。卡特赖克说：宇宙的膨胀使质子和电子处于分散状态，新的能源使它们重新聚集在一起。

粒子汤也被稀释了，大多数质子可以不受阻碍地运动。结果，宇宙中的绝大多数物质都变成了能够传输光的电离等离子体，并且一直存在至今。

7.日冕为何拥有惊人温度？

太阳的超热外层大气被称为日冕，它的温度在50万到600万摄氏度之间。克尔说：研究太阳的物理学家无法理解太阳是如何给日冕补充热量的。

当日全食发生时，黑暗的太阳被银白色的光包围，像帽子一样扣在太阳上，这就是日冕。

天文学家认为日冕的热量与可见太阳表面下的能量有关，这种能量是在太阳磁场中被处理的。然而，加热日冕的详细机制仍然未知。

克尔说：科学家们正在热烈讨论磁场如何传输能量。到达日冕后能量是如何积累的，这就更加令人困惑了。

8.太阳系为何如此怪异？

我们的太阳系有一系列的特征：最内侧的四颗行星都有岩石外壳和金属核心，而外侧的四颗行星各不相同，各有独特的特征。科学家们一直在研究行星的形成过程，希望了解太阳系是如何形成的。