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天文學(xué)在對于了解宇宙及其相關(guān)特性上,已有很大的進展。但仍有些天文學(xué)上的問題找不到解答。若要回答這些問題,可能要有新的地面或太空的天文儀器,也許在理論天文學(xué)或是觀測天文學(xué)上需有新的進展。恒星質(zhì)量譜的來源是什么?
為什么不論初始條件如何,天文學(xué)家都會觀測到相同的恒星質(zhì)量分布(初始質(zhì)量函數(shù))?可能需要對于星球及行星的形成有更深的了解。是否存在外星生命?如果科學(xué)家要用超純水來檢測來自深空的中微子,假定槽罐的長度為數(shù)十米,那么也許不得不等上數(shù)十年才能檢測到一顆中微子。若有外星生命,是有智能的嗎?若存在有智能的外星生命,要如何解釋費米悖論。外星生命是否存在一事是在科學(xué)上及哲學(xué)上都有重要的意涵-太陽系是否有其獨特性?
正是因為中微子與其他物質(zhì)之間的 相互作用極其微弱,所以很難對它進行檢測。直到1956年,美國物理學(xué)家萊茵斯才在一個核反應(yīng)堆發(fā)射的 中微子洪流中,通過特殊的 方法驗證了中微子的 存在。1995年,萊茵斯因這項成果而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
那么,中微子與天文學(xué)研究有什么關(guān)系 呢?中微子是除了電磁波外,攜帶著宇宙中核反應(yīng)信息的 另一位信使,因為天體的 核反應(yīng)會發(fā)射出中微子。中微子可以穿越星 系 ,且不與充滿宇宙的 電磁波輻射發(fā)生相互作用。星 系 的 磁場也不會對它們產(chǎn)生影響。現(xiàn)今,天文學(xué)按研究方法分類已形成天體測量學(xué)、天體力學(xué)和天體物理學(xué)三大分支學(xué)科。這些特殊的 性質(zhì)使得中微子可用于研究深空中所發(fā)生的 一些天文現(xiàn)象。
對天文學(xué)家來說,中微子所具有的 難以捉摸的 特性既有好處又有壞處。好處是,中微子幾乎不與別的 物質(zhì)發(fā)生相互作用,這意味著它們很容易從形成它們的 區(qū)域中逃逸出來,并把這些區(qū)域的 信息帶給我們。
例如,在太陽的 核心區(qū)域,中微子在核聚變中產(chǎn)生之后,可以毫發(fā)無損地穿過太陽外層和地球的 大氣層,這使得我們可以通過對中微子的 檢測來研究太陽內(nèi)部的 活動。壞處也十分明顯,那就是中微子的 檢測極端困難。