宇宙之树：从暴胀场到星系

游戏里的宇宙之树收录了几十种天体与结构。这一页汇总它们，每条都分清真实与猜想。

游戏里的“宇宙之树”收录了八十多种天体和结构：从暴胀场这样至今没被直接探测到的假想，到银河系、太阳和深海热泉这样我们自己身边的东西。它们按尺度排列，像一棵从“最早”长到“最近”的树。这一页挑出最有代表性的几十种，按五段来讲：最初的宇宙、恒星的一生、星系、宇宙的大尺度结构，以及太阳系。

最初的宇宙

条目	一句事实
暴胀场	一种假想的标量场，它储存的能量驱动了暴胀。至今还没有被直接探测到。
原初引力波	暴胀预言的时空涟漪，会在宇宙微波背景的偏振里留下特殊图案。
夸克-胶子等离子体	宇宙最初几微秒的状态，温度超过两万亿度，夸克和胶子还没有被关进质子和中子。
重子生成	某个至今未知的过程让物质比反物质多出约十亿分之一，正是这一点余数构成了今天的一切。
太初核合成	大爆炸后约 3 到 20 分钟，宇宙造出了氢、氦和少量锂，这是宇宙的第一座“元素熔炉”。
复合	宇宙冷却到约 3000 开，电子被原子核俘获，第一批中性原子形成。
宇宙微波背景	复合时释放的光一直传到今天，被宇宙膨胀拉长成微波，温度约 2.7 开。
暗物质晕	暗物质先在引力作用下聚成团块，普通气体再落进这些引力井里，这是星系的种子。
宇宙再电离	第一代恒星和星系的紫外光把弥漫的中性氢重新电离，宇宙从此变得透明。

这一段里，余晖的发现是关键：两位贝尔实验室的研究员怎么也消除不掉天线里的噪声，最后发现那是大爆炸的余晖，获 1978 年诺贝尔奖（Penzias 与 Wilson，《The Astrophysical Journal》1965）；背景辐射中有十万分之一的温度起伏，这些微小差异就是日后星系的种子（Smoot 等，《The Astrophysical Journal Letters》1992）。

恒星的一生

条目	一句事实
星族 III 恒星	第一代恒星，几乎只由氢和氦组成，可能有数百倍太阳质量，寿命只有几百万年。
原恒星	气体云坍缩形成的胚胎恒星，还没有开始氢聚变，靠收缩释放引力能发光。
蓝巨星	O 型和 B 型大质量恒星，表面温度几万度，亮度可达太阳的数十万倍，燃料却只够烧几百万年。
红超巨星	大质量恒星的晚年。参宿四就是一颗红超巨星。
核坍缩超新星	大质量恒星的铁核坍缩后反弹爆炸。氧、氖、镁、硅、硫、钙等元素主要来自这里。
红巨星	像太阳这样的恒星耗尽核心的氢后会膨胀成红巨星，在核心里把三个氦聚变成碳。
渐近巨星支恒星	小质量恒星的最后阶段，在内部的慢中子俘获过程中造出锶、钡、铅等元素。
白矮星	类太阳恒星的残骸，地球大小却有太阳般的质量，会在数百亿年里慢慢冷却。
中子星	超新星留下的核心，直径只有约 20 公里，一茶匙的物质就重达数十亿吨。
脉冲星	快速自转的中子星，像灯塔一样扫射射电波。最快的脉冲星每秒转 700 多圈。
磁星	磁场最强的天体，可达地球磁场的上千万亿倍。
恒星级黑洞	质量最大的恒星死后，核心坍缩成黑洞。2015 年引力波第一次直接“听见”了两个这样的黑洞。
Ia 型超新星	白矮星质量超过约 1.4 倍太阳质量后整体炸毁。太阳系里一半以上的铁可能来自这里。
中子星并合	两颗中子星相撞，在快中子俘获过程中造出金、铂、铀等重元素。
红矮星	银河系里最多的恒星，寿命可达数万亿年。
造父变星	亮度按固定周期脉动，周期越长越亮。勒维特 1912 年发现的这条规律，让哈勃量出了星系的距离。

恒星的研究史上有几个里程碑：恒星靠核聚变发光，揭开了太阳为什么能燃烧几十亿年的谜（Bethe，《Physical Review》1939）；白矮星的质量有上限，超过它，恒星注定继续坍缩（Chandrasekhar，《The Astrophysical Journal》1931）；研究生乔瑟琳·贝尔注意到一个精确到秒的射电信号，起初被戏称为“小绿人”，后来证实是中子星（Hewish、Bell 等，《Nature》1968）。

星系

矮星系：只有几亿到几十亿颗恒星的小星系，暗物质比例特别高，是大星系的“建筑砖块”。
超大质量黑洞：几乎每个大星系中心都有一个，质量是太阳的百万到数十亿倍。
类星体：超大质量黑洞疯狂吞食物质时发出的光，一个类星体可以比整个银河系亮数百倍。
星系并合：星系在碰撞中成长。并合会触发大规模造星，也可能把旋涡星系变成椭圆星系。
椭圆星系：由大并合形成，气体耗尽，几乎不再造星，满是年老的红色恒星。
旋涡星系：旋臂上不断诞生新恒星的盘状星系，大约 6 成的大星系属于这一类。
棒旋星系：中心有一条由恒星组成的“棒”，银河系就是其中之一。
银河系：直径约 10 万光年，有 1000 亿到 4000 亿颗恒星。太阳绕中心一圈约 2.3 亿年。
人马座 A*：银河系中心的超大质量黑洞，约 400 万倍太阳质量。2022 年事件视界望远镜公布了它的照片。
密度波：旋臂不是固定的物质，而是一圈圈缓慢转动的“交通堵塞”。

宇宙的大尺度结构

条目	一句事实
本星系群	银河系、仙女座星系和约 80 个小星系组成的家族，直径约 1000 万光年。
星系团	上千个星系聚在一起，星系之间充满几千万度的热气体，质量大部分是暗物质。
引力透镜	大质量天体弯曲光线，让背后的星系变形、放大甚至出现多个像。
纤维状结构	星系沿着巨大的丝状结构排列，长度可达数亿光年。
宇宙空洞	直径上亿光年、星系极少的空旷区域，占据了宇宙的大部分体积。
宇宙网	纤维、墙、节点和空洞组成的三维网络，是宇宙最大尺度上的样子。
重子声学振荡	早期宇宙的声波在星系分布里留下约 5 亿光年的特征间距，是测量宇宙膨胀的标尺。
暗能量	约 50 亿年前开始，宇宙的膨胀从减速转为加速。推动它的东西被称为暗能量。

太阳系

条目	一句事实
富钙铝包体	陨石里最古老的固体，年龄约 45.67 亿年，被当作太阳系诞生的时间零点。
太阳	占太阳系总质量的 99.86%，每秒把约 400 万吨质量转化为能量。
木星	质量是其他行星总和的两倍多，可能最早成形，它的引力塑造了整个太阳系。
小行星带	总质量只有月球的约 3%。木星的引力让这里始终没能聚成一颗行星。
土星	平均密度比水还低。它的环主要由冰块组成，可能只有几亿年历史。
海王星	1846 年先由数学计算预言了位置，再用望远镜找到。
水星	离太阳最近的行星。它的一个太阳日约 176 个地球日，比它的一年还长。
金星	浓密的二氧化碳大气造成失控的温室效应，表面约 465°C，比水星还热。
火星	曾经有河流和湖泊。好奇号在盖尔撞击坑里找到了古代湖泊的沉积岩。
月球	可能是忒伊亚撞击地球后溅出的物质聚成的。它稳定了地球的自转轴，也带来了潮汐。
地磁场	液态外核里铁的流动产生磁场，挡住太阳风，保护了大气和海洋。
板块构造	地壳碎成板块缓慢移动，把碳循环进地幔，长期调节着地球的气候。
深海热泉	海底喷出富含氢和硫化物的热水。1977 年才被发现，那里有不靠阳光生存的整个生态系统。

想读原文，可以搜这些题目

Penzias 与 Wilson（1965）：《A measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s》，大意是“对 4080 兆赫多余天线温度的测量”
Smoot 等（1992）：《Structure in the COBE differential microwave radiometer first-year maps》，大意是“COBE 微分微波辐射计头一年星图里的结构”
Bethe（1939）：《Energy production in stars》，大意是“恒星中的能量产生”
Chandrasekhar（1931）：《The maximum mass of ideal white dwarfs》，大意是“理想白矮星的最大质量”
Hewish、Bell 等（1968）：《Observation of a rapidly pulsating radio source》，大意是“一个快速脉动射电源的观测”

真实依据

暴胀场：一种假想的标量场，它储存的能量驱动了暴胀。至今还没有被直接探测到。
原初引力波：暴胀预言的时空涟漪，会在宇宙微波背景的偏振里留下特殊图案。2014 年曾有团队宣布发现，后来证实是银河系尘埃的干扰。
夸克-胶子等离子体：宇宙最初几微秒的状态，温度超过两万亿度，夸克和胶子还没有被关进质子和中子。
重子生成：某个至今未知的过程让物质比反物质多出约十亿分之一，正是这一点余数构成了今天的一切。
太初核合成：大爆炸后约 3 到 20 分钟，宇宙造出了氢、氦和少量锂。这是宇宙的第一座「元素熔炉」。
复合：宇宙冷却到约 3000 开，电子被原子核俘获，第一批中性原子形成。
宇宙微波背景：复合时释放的光一直传到今天，被宇宙膨胀拉长成微波，温度约 2.7 开。
暗物质晕：暗物质先在引力作用下聚成团块，普通气体再落进这些引力井里，这是星系的种子。
宇宙再电离：第一代恒星和星系的紫外光把弥漫的中性氢重新电离，宇宙从此变得透明。
宇宙射线：超新星遗迹加速出的高能粒子。它们撞碎碳、氮、氧原子核，造出了宇宙中的铍和大部分硼。
原恒星：气体云坍缩形成的胚胎恒星，还没有开始氢聚变，靠收缩释放引力能发光。
星族 III 恒星：第一代恒星，几乎只由氢和氦组成，可能有数百倍太阳质量，寿命只有几百万年。至今还没有被直接观测到。
蓝巨星：O 型和 B 型大质量恒星，表面温度几万度，亮度可达太阳的数十万倍，燃料却只够烧几百万年。
红超巨星：大质量恒星的晚年。参宿四就是一颗红超巨星，如果放在太阳的位置，表面会超出火星轨道。
沃尔夫-拉叶星：极热的大质量恒星，强烈的星风已经剥掉了外层的氢，露出了内部的氦和碳。
核坍缩超新星：大质量恒星的铁核坍缩后反弹爆炸。氧、氖、镁、硅、硫、钙等元素主要来自这里。
中子星：超新星留下的核心，直径只有约 20 公里，一茶匙的物质就重达数十亿吨。
恒星级黑洞：质量最大的恒星死后，核心坍缩成黑洞。2015 年引力波第一次直接「听见」了两个这样的黑洞合并。
红巨星：像太阳这样的恒星耗尽核心的氢后会膨胀成红巨星，在核心里把三个氦聚变成碳。
渐近巨星支恒星：小质量恒星的最后阶段，在内部的慢中子俘获过程中造出锶、钡、铅等元素，再用星风吹向太空。
脉冲星：快速自转的中子星，像灯塔一样扫射射电波。最快的脉冲星每秒转 700 多圈。
行星状星云：恒星把外层抛出形成的发光气壳，和行星毫无关系，这个名字源于早期望远镜里它们像行星的圆盘。
白矮星：类太阳恒星的残骸，地球大小却有太阳般的质量，会在数百亿年里慢慢冷却。
磁星：磁场最强的天体，可达地球磁场的上千万亿倍。
新星：白矮星从伴星吸积氢，表面突然发生核爆，亮度暴增上万倍，但白矮星本身幸存。
Ia 型超新星：白矮星质量超过约 1.4 倍太阳质量后整体炸毁。太阳系里一半以上的铁可能来自这里。它们也是测量宇宙膨胀的「标准烛光」。
中子星并合：两颗中子星相撞，在快中子俘获过程中造出金、铂、铀等重元素。2017 年人类第一次同时观测到它的引力波和光。
千新星：中子星并合后的发光余辉，亮度约为新星的一千倍，光谱里带着刚造出的重元素。
红矮星：银河系里最多的恒星，质量只有太阳的零点几倍，寿命可达数万亿年，比宇宙现在的年龄长得多。
类太阳恒星：表面约 5800 开的黄矮星，寿命约 100 亿年。太阳就是其中普通的一员。
褐矮星：质量不足以点燃氢聚变的「失败的恒星」，介于大行星和恒星之间。
双星系统：大约一半的类太阳恒星有伴星。双星之间的物质传递造就了新星、Ia 型超新星和 X 射线双星。
造父变星：亮度按固定周期脉动，周期越长越亮。勒维特 1912 年发现的这条规律，让哈勃量出了星系的距离。
X 射线双星：致密天体吞食伴星时，吸积盘被加热到数百万度并放出 X 射线。天鹅座 X-1 是第一个被确认的黑洞候选体。
球状星团：几十万颗古老恒星紧密聚成的球，年龄可达 120 亿年以上，比银河系的大部分结构都老。
矮星系：只有几亿到几十亿颗恒星的小星系，暗物质比例特别高，是大星系的「建筑砖块」。
超大质量黑洞：几乎每个大星系中心都有一个，质量是太阳的百万到数十亿倍。它们为何在早期宇宙长得这么快，仍是谜题。
类星体：超大质量黑洞疯狂吞食物质时发出的光，一个类星体可以比整个银河系亮数百倍。
活动星系核：正在进食的超大质量黑洞，喷流可以延伸到星系之外数十万光年。
原星系：早期宇宙中气体丰富、正在剧烈造星的年轻星系，韦布望远镜在宇宙诞生几亿年后就看到了它们。
星系并合：星系在碰撞中成长。并合会触发大规模造星，也可能把旋涡星系变成椭圆星系。
星暴星系：造星速度是银河系的数十到数百倍，通常由并合或强烈的相互作用触发。
椭圆星系：由大并合形成，气体耗尽，几乎不再造星，满是年老的红色恒星。
不规则星系：没有明显形状的星系，大小麦哲伦云就是例子，常常因引力扰动而变形。
旋涡星系：旋臂上不断诞生新恒星的盘状星系，大约 6 成的大星系属于这一类。
棒旋星系：中心有一条由恒星组成的「棒」，银河系就是其中之一。
银河系：直径约 10 万光年，有 1000 亿到 4000 亿颗恒星。太阳在一条小旋臂上，绕中心一圈约 2.3 亿年。
人马座 A*：银河系中心的超大质量黑洞，约 400 万倍太阳质量。2022 年事件视界望远镜公布了它的照片。
密度波：旋臂不是固定的物质，而是一圈圈缓慢转动的「交通堵塞」，恒星穿过它时被挤压出新的恒星。
疏散星团：同一团气体里诞生的几百到几千颗年轻恒星，比如昴星团，会在几亿年内逐渐散开。
星系群：几十个星系受引力束缚聚在一起，是最小的星系集团。
本星系群：银河系、仙女座星系和约 80 个小星系组成的家族，直径约 1000 万光年。
星系团：上千个星系聚在一起，星系之间充满几千万度的热气体，质量大部分是暗物质。
超星系团：星系团组成的更大结构，延伸上亿光年，内部并不完全受引力束缚。
引力透镜：大质量天体弯曲光线，让背后的星系变形、放大甚至出现多个像，可以用来「称」出暗物质。
纤维状结构：星系沿着巨大的丝状结构排列，长度可达数亿光年。
宇宙空洞：直径上亿光年、星系极少的空旷区域，占据了宇宙的大部分体积。
拉尼亚凯亚超星系团：2014 年划定的银河系所在的超星系团，名字在夏威夷语中意为「无尽的天堂」，包含约 10 万个星系。
宇宙网：纤维、墙、节点和空洞组成的三维网络，是宇宙最大尺度上的样子。
重子声学振荡：早期宇宙的声波在星系分布里留下约 5 亿光年的特征间距，是测量宇宙膨胀的标尺。
暗能量：约 50 亿年前开始，宇宙的膨胀从减速转为加速。推动它的东西被称为暗能量，约占宇宙总能量的七成。
原行星盘：新生恒星周围旋转的气体尘埃盘。阿塔卡马大型毫米波阵列已经拍到盘上被行星清出的一圈圈环缝。
富钙铝包体：陨石里最古老的固体，年龄约 45.67 亿年，被当作太阳系诞生的时间零点。
球粒：在原行星盘里被瞬间熔化又冷却的小石珠，大多数陨石里都有。
太阳：占太阳系总质量的 99.86%，每秒把约 400 万吨质量转化为能量。
太阳风：太阳不断吹出的带电粒子流，一直吹到上百个天文单位之外，才和星际介质相遇。
星子：公里级的岩石和冰块，由尘埃一步步聚集而成，是行星的建筑材料。
木星：质量是其他行星总和的两倍多，可能最早成形，它的引力塑造了整个太阳系。
小行星带：总质量只有月球的约 3%。木星的引力让这里始终没能聚成一颗行星。
土星：平均密度比水还低。它的环主要由冰块组成，可能只有几亿年历史。
大迁移假说：一种模型认为木星曾向内迁移到火星轨道附近，又被土星「拉」了回去，这能解释火星为什么这么小。
天王星：自转轴几乎横躺，可能是早期一次巨大撞击的结果。
海王星：1846 年先由数学计算预言了位置，再用望远镜找到。
水星：离太阳最近的行星。它的一个太阳日约 176 个地球日，比它的一年还长。
金星：浓密的二氧化碳大气造成失控的温室效应，表面约 465°C，比水星还热。
地球：已知唯一有生命的星球，也是太阳系里密度最大的行星。
火星：曾经有河流和湖泊。好奇号在盖尔撞击坑里找到了古代湖泊的沉积岩。
谷神星：小行星带里最大的天体。黎明号发现它的撞击坑里有明亮的盐类沉积。
月球：可能是忒伊亚撞击地球后溅出的物质聚成的。它稳定了地球的自转轴，也带来了潮汐。
地磁场：液态外核里铁的流动产生磁场，挡住太阳风，保护了大气和海洋。
原始大气：早期大气主要是二氧化碳、氮气和水汽，几乎没有氧气。
柯伊伯带：海王星轨道外的冰质天体带。2019 年新视野号飞掠了其中的「天涯海角」。
尼斯模型：巨行星的轨道曾发生过一次不稳定的重排，把大量小天体抛向内太阳系，可能触发了后期重轰炸。
冥王星：2006 年被重新归为矮行星。新视野号发现它「心形」的区域是一片氮冰平原。
奥尔特云：包裹太阳系的球状冰质天体云，可能延伸到 1 光年以外，长周期彗星来自这里。
彗星：「脏雪球」。罗塞塔号在 67P 彗星上检测到了甘氨酸和磷。
板块构造：地壳碎成板块缓慢移动，把碳循环进地幔，长期调节着地球的气候。
深海热泉：海底喷出富含氢和硫化物的热水。1977 年才被发现，那里有不靠阳光生存的整个生态系统。