宇宙之樹：從暴脹場到星系

遊戲裡的宇宙之樹收錄了幾十種天體與結構。這一頁彙總它們，每條都分清真實與猜想。

遊戲裡的“宇宙之樹”收錄了八十多種天體和結構：從暴脹場這樣至今沒被直接探測到的假想，到銀河系、太陽和深海熱泉這樣我們自己身邊的東西。它們按尺度排列，像一棵從“最早”長到“最近”的樹。這一頁挑出最有代表性的幾十種，按五段來講：最初的宇宙、恆星的一生、星系、宇宙的大尺度結構，以及太陽系。

最初的宇宙

條目	一句事實
暴脹場	一種假想的標量場，它儲存的能量驅動了暴脹。至今還沒有被直接探測到。
原初引力波	暴脹預言的時空漣漪，會在宇宙微波背景的偏振裡留下特殊圖案。
夸克-膠子等離子體	宇宙最初幾微秒的狀態，溫度超過兩萬億度，夸克和膠子還沒有被關進質子和中子。
重子生成	某個至今未知的過程讓物質比反物質多出約十億分之一，正是這一點餘數構成了今天的一切。
太初核合成	大爆炸後約 3 到 20 分鐘，宇宙造出了氫、氦和少量鋰，這是宇宙的第一座“元素熔爐”。
複合	宇宙冷卻到約 3000 開，電子被原子核俘獲，第一批中性原子形成。
宇宙微波背景	複合時釋放的光一直傳到今天，被宇宙膨脹拉長成微波，溫度約 2.7 開。
暗物質暈	暗物質先在引力作用下聚成團塊，普通氣體再落進這些引力井裡，這是星系的種子。
宇宙再電離	第一代恆星和星系的紫外光把瀰漫的中性氫重新電離，宇宙從此變得透明。

這一段裡，餘暉的發現是關鍵：兩位貝爾實驗室的研究員怎麼也消除不掉天線裡的噪聲，最後發現那是大爆炸的餘暉，獲 1978 年諾貝爾獎（Penzias 與 Wilson，《The Astrophysical Journal》1965）；背景輻射中有十萬分之一的溫度起伏，這些微小差異就是日後星系的種子（Smoot 等，《The Astrophysical Journal Letters》1992）。

恆星的一生

條目	一句事實
星族 III 恆星	第一代恆星，幾乎只由氫和氦組成，可能有數百倍太陽質量，壽命只有幾百萬年。
原恆星	氣體雲坍縮形成的胚胎恆星，還沒有開始氫聚變，靠收縮釋放引力能發光。
藍巨星	O 型和 B 型大質量恆星，表面溫度幾萬度，亮度可達太陽的數十萬倍，燃料卻只夠燒幾百萬年。
紅超巨星	大質量恆星的晚年。參宿四就是一顆紅超巨星。
核坍縮超新星	大質量恆星的鐵核坍縮後反彈爆炸。氧、氖、鎂、矽、硫、鈣等元素主要來自這裡。
紅巨星	像太陽這樣的恆星耗盡核心的氫後會膨脹成紅巨星，在核心裡把三個氦聚變成碳。
漸近巨星支恆星	小質量恆星的最後階段，在內部的慢中子俘獲過程中造出鍶、鋇、鉛等元素。
白矮星	類太陽恆星的殘骸，地球大小卻有太陽般的質量，會在數百億年裡慢慢冷卻。
中子星	超新星留下的核心，直徑只有約 20 公里，一茶匙的物質就重達數十億噸。
脈衝星	快速自轉的中子星，像燈塔一樣掃射射電波。最快的脈衝星每秒轉 700 多圈。
磁星	磁場最強的天體，可達地球磁場的上千萬億倍。
恆星級黑洞	質量最大的恆星死後，核心坍縮成黑洞。2015 年引力波第一次直接“聽見”了兩個這樣的黑洞。
Ia 型超新星	白矮星質量超過約 1.4 倍太陽質量後整體炸燬。太陽系裡一半以上的鐵可能來自這裡。
中子星併合	兩顆中子星相撞，在快中子俘獲過程中造出金、鉑、鈾等重元素。
紅矮星	銀河系裡最多的恆星，壽命可達數萬億年。
造父變星	亮度按固定週期脈動，週期越長越亮。勒維特 1912 年發現的這條規律，讓哈勃量出了星系的距離。

恆星的研究史上有幾個里程碑：恆星靠核聚變發光，揭開了太陽為什麼能燃燒幾十億年的謎（Bethe，《Physical Review》1939）；白矮星的質量有上限，超過它，恆星註定繼續坍縮（Chandrasekhar，《The Astrophysical Journal》1931）；研究生喬瑟琳·貝爾注意到一個精確到秒的射電訊號，起初被戲稱為“小綠人”，後來證實是中子星（Hewish、Bell 等，《Nature》1968）。

星系

矮星系：只有幾億到幾十億顆恆星的小星系，暗物質比例特別高，是大星系的“建築磚塊”。
超大質量黑洞：幾乎每個大星系中心都有一個，質量是太陽的百萬到數十億倍。
類星體：超大質量黑洞瘋狂吞食物質時發出的光，一個類星體可以比整個銀河系亮數百倍。
星系併合：星系在碰撞中成長。併合會觸發大規模造星，也可能把旋渦星系變成橢圓星系。
橢圓星系：由大併合形成，氣體耗盡，幾乎不再造星，滿是年老的紅色恆星。
旋渦星系：旋臂上不斷誕生新恆星的盤狀星系，大約 6 成的大星系屬於這一類。
棒旋星系：中心有一條由恆星組成的“棒”，銀河系就是其中之一。
銀河系：直徑約 10 萬光年，有 1000 億到 4000 億顆恆星。太陽繞中心一圈約 2.3 億年。
人馬座 A*：銀河系中心的超大質量黑洞，約 400 萬倍太陽質量。2022 年事件視界望遠鏡公佈了它的照片。
密度波：旋臂不是固定的物質，而是一圈圈緩慢轉動的“交通堵塞”。

宇宙的大尺度結構

條目	一句事實
本星系群	銀河系、仙女座星系和約 80 個小星系組成的家族，直徑約 1000 萬光年。
星系團	上千個星系聚在一起，星系之間充滿幾千萬度的熱氣體，質量大部分是暗物質。
引力透鏡	大質量天體彎曲光線，讓背後的星系變形、放大甚至出現多個像。
纖維狀結構	星系沿著巨大的絲狀結構排列，長度可達數億光年。
宇宙空洞	直徑上億光年、星系極少的空曠區域，佔據了宇宙的大部分體積。
宇宙網	纖維、牆、節點和空洞組成的三維網路，是宇宙最大尺度上的樣子。
重子聲學振盪	早期宇宙的聲波在星系分佈裡留下約 5 億光年的特徵間距，是測量宇宙膨脹的標尺。
暗能量	約 50 億年前開始，宇宙的膨脹從減速轉為加速。推動它的東西被稱為暗能量。

太陽系

條目	一句事實
富鈣鋁包體	隕石裡最古老的固體，年齡約 45.67 億年，被當作太陽系誕生的時間零點。
太陽	佔太陽系總質量的 99.86%，每秒把約 400 萬噸質量轉化為能量。
木星	質量是其他行星總和的兩倍多，可能最早成形，它的引力塑造了整個太陽系。
小行星帶	總質量只有月球的約 3%。木星的引力讓這裡始終沒能聚成一顆行星。
土星	平均密度比水還低。它的環主要由冰塊組成，可能只有幾億年曆史。
海王星	1846 年先由數學計算預言了位置，再用望遠鏡找到。
水星	離太陽最近的行星。它的一個太陽日約 176 個地球日，比它的一年還長。
金星	濃密的二氧化碳大氣造成失控的溫室效應，表面約 465°C，比水星還熱。
火星	曾經有河流和湖泊。好奇號在蓋爾撞擊坑裡找到了古代湖泊的沉積岩。
月球	可能是忒伊亞撞擊地球后濺出的物質聚成的。它穩定了地球的自轉軸，也帶來了潮汐。
地磁場	液態外核裡鐵的流動產生磁場，擋住太陽風，保護了大氣和海洋。
板塊構造	地殼碎成板塊緩慢移動，把碳迴圈進地幔，長期調節著地球的氣候。
深海熱泉	海底噴出富含氫和硫化物的熱水。1977 年才被發現，那裡有不靠陽光生存的整個生態系統。

想讀原文，可以搜這些題目

Penzias 與 Wilson（1965）：《A measurement of excess antenna temperature at 4080 Mc/s》，大意是“對 4080 兆赫多餘天線溫度的測量”
Smoot 等（1992）：《Structure in the COBE differential microwave radiometer first-year maps》，大意是“COBE 微分微波輻射計頭一年星圖裡的結構”
Bethe（1939）：《Energy production in stars》，大意是“恆星中的能量產生”
Chandrasekhar（1931）：《The maximum mass of ideal white dwarfs》，大意是“理想白矮星的最大質量”
Hewish、Bell 等（1968）：《Observation of a rapidly pulsating radio source》，大意是“一個快速脈動射電源的觀測”

真實依據

暴脹場：一種假想的標量場，它儲存的能量驅動了暴脹。至今還沒有被直接探測到。
原初引力波：暴脹預言的時空漣漪，會在宇宙微波背景的偏振裡留下特殊圖案。2014 年曾有團隊宣佈發現，後來證實是銀河系塵埃的干擾。
夸克-膠子等離子體：宇宙最初幾微秒的狀態，溫度超過兩萬億度，夸克和膠子還沒有被關進質子和中子。
重子生成：某個至今未知的過程讓物質比反物質多出約十億分之一，正是這一點餘數構成了今天的一切。
太初核合成：大爆炸後約 3 到 20 分鐘，宇宙造出了氫、氦和少量鋰。這是宇宙的第一座「元素熔爐」。
複合：宇宙冷卻到約 3000 開，電子被原子核俘獲，第一批中性原子形成。
宇宙微波背景：複合時釋放的光一直傳到今天，被宇宙膨脹拉長成微波，溫度約 2.7 開。
暗物質暈：暗物質先在引力作用下聚成團塊，普通氣體再落進這些引力井裡，這是星系的種子。
宇宙再電離：第一代恆星和星系的紫外光把瀰漫的中性氫重新電離，宇宙從此變得透明。
宇宙射線：超新星遺蹟加速出的高能粒子。它們撞碎碳、氮、氧原子核，造出了宇宙中的鈹和大部分硼。
原恆星：氣體雲坍縮形成的胚胎恆星，還沒有開始氫聚變，靠收縮釋放引力能發光。
星族 III 恆星：第一代恆星，幾乎只由氫和氦組成，可能有數百倍太陽質量，壽命只有幾百萬年。至今還沒有被直接觀測到。
藍巨星：O 型和 B 型大質量恆星，表面溫度幾萬度，亮度可達太陽的數十萬倍，燃料卻只夠燒幾百萬年。
紅超巨星：大質量恆星的晚年。參宿四就是一顆紅超巨星，如果放在太陽的位置，表面會超出火星軌道。
沃爾夫-拉葉星：極熱的大質量恆星，強烈的星風已經剝掉了外層的氫，露出了內部的氦和碳。
核坍縮超新星：大質量恆星的鐵核坍縮後反彈爆炸。氧、氖、鎂、矽、硫、鈣等元素主要來自這裡。
中子星：超新星留下的核心，直徑只有約 20 公里，一茶匙的物質就重達數十億噸。
恆星級黑洞：質量最大的恆星死後，核心坍縮成黑洞。2015 年引力波第一次直接「聽見」了兩個這樣的黑洞合併。
紅巨星：像太陽這樣的恆星耗盡核心的氫後會膨脹成紅巨星，在核心裡把三個氦聚變成碳。
漸近巨星支恆星：小質量恆星的最後階段，在內部的慢中子俘獲過程中造出鍶、鋇、鉛等元素，再用星風吹向太空。
脈衝星：快速自轉的中子星，像燈塔一樣掃射射電波。最快的脈衝星每秒轉 700 多圈。
行星狀星雲：恆星把外層丟擲形成的發光氣殼，和行星毫無關係，這個名字源於早期望遠鏡裡它們像行星的圓盤。
白矮星：類太陽恆星的殘骸，地球大小卻有太陽般的質量，會在數百億年裡慢慢冷卻。
磁星：磁場最強的天體，可達地球磁場的上千萬億倍。
新星：白矮星從伴星吸積氫，表面突然發生核爆，亮度暴增上萬倍，但白矮星本身倖存。
Ia 型超新星：白矮星質量超過約 1.4 倍太陽質量後整體炸燬。太陽系裡一半以上的鐵可能來自這裡。它們也是測量宇宙膨脹的「標準燭光」。
中子星併合：兩顆中子星相撞，在快中子俘獲過程中造出金、鉑、鈾等重元素。2017 年人類第一次同時觀測到它的引力波和光。
千新星：中子星併合後的發光餘輝，亮度約為新星的一千倍，光譜裡帶著剛造出的重元素。
紅矮星：銀河系裡最多的恆星，質量只有太陽的零點幾倍，壽命可達數萬億年，比宇宙現在的年齡長得多。
類太陽恆星：表面約 5800 開的黃矮星，壽命約 100 億年。太陽就是其中普通的一員。
褐矮星：質量不足以點燃氫聚變的「失敗的恆星」，介於大行星和恆星之間。
雙星系統：大約一半的類太陽恆星有伴星。雙星之間的物質傳遞造就了新星、Ia 型超新星和 X 射線雙星。
造父變星：亮度按固定週期脈動，週期越長越亮。勒維特 1912 年發現的這條規律，讓哈勃量出了星系的距離。
X 射線雙星：緻密天體吞食伴星時，吸積盤被加熱到數百萬度並放出 X 射線。天鵝座 X-1 是第一個被確認的黑洞候選體。
球狀星團：幾十萬顆古老恆星緊密聚成的球，年齡可達 120 億年以上，比銀河系的大部分結構都老。
矮星系：只有幾億到幾十億顆恆星的小星系，暗物質比例特別高，是大星系的「建築磚塊」。
超大質量黑洞：幾乎每個大星系中心都有一個，質量是太陽的百萬到數十億倍。它們為何在早期宇宙長得這麼快，仍是謎題。
類星體：超大質量黑洞瘋狂吞食物質時發出的光，一個類星體可以比整個銀河系亮數百倍。
活動星系核：正在進食的超大質量黑洞，噴流可以延伸到星系之外數十萬光年。
原星系：早期宇宙中氣體豐富、正在劇烈造星的年輕星系，韋布望遠鏡在宇宙誕生幾億年後就看到了它們。
星系併合：星系在碰撞中成長。併合會觸發大規模造星，也可能把旋渦星系變成橢圓星系。
星暴星系：造星速度是銀河系的數十到數百倍，通常由併合或強烈的相互作用觸發。
橢圓星系：由大併合形成，氣體耗盡，幾乎不再造星，滿是年老的紅色恆星。
不規則星系：沒有明顯形狀的星系，大小麥哲倫雲就是例子，常常因引力擾動而變形。
旋渦星系：旋臂上不斷誕生新恆星的盤狀星系，大約 6 成的大星系屬於這一類。
棒旋星系：中心有一條由恆星組成的「棒」，銀河系就是其中之一。
銀河系：直徑約 10 萬光年，有 1000 億到 4000 億顆恆星。太陽在一條小旋臂上，繞中心一圈約 2.3 億年。
人馬座 A*：銀河系中心的超大質量黑洞，約 400 萬倍太陽質量。2022 年事件視界望遠鏡公佈了它的照片。
密度波：旋臂不是固定的物質，而是一圈圈緩慢轉動的「交通堵塞」，恆星穿過它時被擠壓出新的恆星。
疏散星團：同一團氣體裡誕生的幾百到幾千顆年輕恆星，比如昴星團，會在幾億年內逐漸散開。
星系群：幾十個星系受引力束縛聚在一起，是最小的星系集團。
本星系群：銀河系、仙女座星系和約 80 個小星系組成的家族，直徑約 1000 萬光年。
星系團：上千個星系聚在一起，星系之間充滿幾千萬度的熱氣體，質量大部分是暗物質。
超星系團：星系團組成的更大結構，延伸上億光年，內部並不完全受引力束縛。
引力透鏡：大質量天體彎曲光線，讓背後的星系變形、放大甚至出現多個像，可以用來「稱」出暗物質。
纖維狀結構：星系沿著巨大的絲狀結構排列，長度可達數億光年。
宇宙空洞：直徑上億光年、星系極少的空曠區域，佔據了宇宙的大部分體積。
拉尼亞凱亞超星系團：2014 年劃定的銀河系所在的超星系團，名字在夏威夷語中意為「無盡的天堂」，包含約 10 萬個星系。
宇宙網：纖維、牆、節點和空洞組成的三維網路，是宇宙最大尺度上的樣子。
重子聲學振盪：早期宇宙的聲波在星系分佈裡留下約 5 億光年的特徵間距，是測量宇宙膨脹的標尺。
暗能量：約 50 億年前開始，宇宙的膨脹從減速轉為加速。推動它的東西被稱為暗能量，約佔宇宙總能量的七成。
原行星盤：新生恆星周圍旋轉的氣體塵埃盤。阿塔卡馬大型毫米波陣列已經拍到盤上被行星清出的一圈圈環縫。
富鈣鋁包體：隕石裡最古老的固體，年齡約 45.67 億年，被當作太陽系誕生的時間零點。
球粒：在原行星盤裡被瞬間熔化又冷卻的小石珠，大多數隕石裡都有。
太陽：佔太陽系總質量的 99.86%，每秒把約 400 萬噸質量轉化為能量。
太陽風：太陽不斷吹出的帶電粒子流，一直吹到上百個天文單位之外，才和星際介質相遇。
星子：公里級的岩石和冰塊，由塵埃一步步聚集而成，是行星的建築材料。
木星：質量是其他行星總和的兩倍多，可能最早成形，它的引力塑造了整個太陽系。
小行星帶：總質量只有月球的約 3%。木星的引力讓這裡始終沒能聚成一顆行星。
土星：平均密度比水還低。它的環主要由冰塊組成，可能只有幾億年曆史。
大遷移假說：一種模型認為木星曾向內遷移到火星軌道附近，又被土星「拉」了回去，這能解釋火星為什麼這麼小。
天王星：自轉軸幾乎橫躺，可能是早期一次巨大撞擊的結果。
海王星：1846 年先由數學計算預言了位置，再用望遠鏡找到。
水星：離太陽最近的行星。它的一個太陽日約 176 個地球日，比它的一年還長。
金星：濃密的二氧化碳大氣造成失控的溫室效應，表面約 465°C，比水星還熱。
地球：已知唯一有生命的星球，也是太陽系裡密度最大的行星。
火星：曾經有河流和湖泊。好奇號在蓋爾撞擊坑裡找到了古代湖泊的沉積岩。
穀神星：小行星帶裡最大的天體。黎明號發現它的撞擊坑裡有明亮的鹽類沉積。
月球：可能是忒伊亞撞擊地球后濺出的物質聚成的。它穩定了地球的自轉軸，也帶來了潮汐。
地磁場：液態外核裡鐵的流動產生磁場，擋住太陽風，保護了大氣和海洋。
原始大氣：早期大氣主要是二氧化碳、氮氣和水汽，幾乎沒有氧氣。
柯伊伯帶：海王星軌道外的冰質天體帶。2019 年新視野號飛掠了其中的「天涯海角」。
尼斯模型：巨行星的軌道曾發生過一次不穩定的重排，把大量小天體拋向內太陽系，可能觸發了後期重轟炸。
冥王星：2006 年被重新歸為矮行星。新視野號發現它「心形」的區域是一片氮冰平原。
奧爾特雲：包裹太陽系的球狀冰質天體雲，可能延伸到 1 光年以外，長週期彗星來自這裡。
彗星：「髒雪球」。羅塞塔號在 67P 彗星上檢測到了甘胺酸和磷。
板塊構造：地殼碎成板塊緩慢移動，把碳迴圈進地幔，長期調節著地球的氣候。
深海熱泉：海底噴出富含氫和硫化物的熱水。1977 年才被發現，那裡有不靠陽光生存的整個生態系統。