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## 宇宙的构成与演化：从大爆炸到星系形成

宇宙的诞生始于138亿年前的大爆炸。科学家通过宇宙微波背景辐射的观测，验证了这一理论的核心预测。普朗克卫星的数据显示，宇宙中普通物质仅占4.9%，暗物质占比26.8%，而暗能量占据68.3%。这种能量分布直接影响了星系的形成与演化。

银河系的旋臂结构揭示了恒星诞生的活跃区域。哈勃望远镜拍摄的马头星云图像显示，星际尘埃与气体在引力作用下逐渐坍缩，形成新生恒星。超新星爆发则将重元素抛射至星际空间，为行星系统的形成提供原料。

## 系外行星搜寻：寻找第二个地球

开普勒太空望远镜已确认超过2600颗系外行星的存在。TRAPPIST-1系统发现的七颗类地行星中，三颗位于宜居带。詹姆斯·韦伯望远镜的红外探测能力，首次揭示了系外行星K2-18b大气层中存在水蒸气与甲烷分子。

凌日法的改进使科学家能够精确测定行星半径，结合径向速度法的质量数据，计算出系外行星的密度。这种方法已识别出多种类型的行星，包括超级地球、迷你海王星和热木星。

## 黑洞与引力波：时空的涟漪

LIGO探测器自2015年以来已捕获90余次引力波事件。GW190521信号揭示了两颗中等质量黑洞的合并，填补了恒星质量黑洞与超大质量黑洞之间的演化空白。事件视界望远镜拍摄的M87星系中心黑洞照片，验证了广义相对论在强引力场中的预测。

银河系中心的Sagittarius A黑洞质量约为太阳的430万倍。钱德拉X射线天文台观测到其周围存在周期性耀斑，可能与吸积盘物质的不稳定性相关。

## 暗物质探测：宇宙的隐形架构

DAMA/LIBRA实验的年度调制信号持续引发争议，而XENONnT探测器的最新数据未发现弱相互作用大质量粒子（WIMP）的确凿证据。中国锦屏地下实验室的PandaX-4T实验将探测灵敏度提升至2×10^-47平方厘米。

阿尔法磁谱仪（AMS-02）在国际空间站上持续监测宇宙线中的正电子超出现象。数据显示，正电子比例在特定能量区间异常升高，可能与暗物质湮灭或脉冲星活动有关。

## 深空探测技术革新

平方公里阵列射电望远镜（SKA）建成后，灵敏度将比现有设备提高50倍。其核心频段覆盖70MHz-25GHz，能同时观测数百万星系的氢原子分布。NASA的蜻蜓号任务计划在土卫六表面部署旋翼飞行器，分析其有机化合物的组成。

量子通信技术正被应用于深空网络。墨子号卫星实现了1200公里级别的量子密钥分发，未来可能建立地月量子通信通道。激光干涉测距技术已将地月距离测量精度提升至毫米级。

参考文献

1. Planck Collaboration (2018). "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters". Astronomy & Astrophysics, 641, A6.

2. Gillon, M., et al. (2017). "Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1". Nature, 542(7642), 456-460.

3. Abbott, B.P., et al. (2020). "GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150 Solar Masses". Physical Review Letters, 125(10), 101102.

4. Cui, X., et al. (2021). "Dark Matter Search Results from the PandaX-4T Commissioning Run". Physical Review Letters, 127(26), 261802.

5. SKA Observatory (2023). "SKA1 System Baseline Design". SKA Technical Report TR-001.