宇宙膨胀率
物理术语
宇宙膨胀率,是宇宙的膨胀速度。
现象描述
一个膨胀着的宇宙意味着一件事:宇宙必然有一个开端。那就势必会引出一个问题:在宇宙开端之前有物质存在吗?在广义相对论提出之前两年,美国天文学家斯莱弗就已经通过测量几个旋涡星系(那时候还叫“星云”)的红移得出了一个结论,即这些星系都在退行。
事实上,没有理由可以让我们认为银河系是宇宙中的一个静止不动的星系。因为无论观测者处在哪一个星系中观测,都会得出相同的结论——其它所有的星系都在远离而去。根据爱因斯坦的理论,膨胀宇宙中的星系本身并不运动,而是星系间的空间在膨胀。如果的确是这样的话,那么在过去的某个时刻,宇宙就应该是一个处于极端高密状态的点。据此还可以推算出宇宙的年龄。根据估计,宇宙的年龄约为一百二十亿至一百五十亿年间。
研究历史
1924年,美国天文学家哈勃观测了仙女座大星系和其他一些旋涡星系,并测定了它们的红移。结果发现,这些四面八方的星系都在远离我们而去,星系离得越远,退行的速度就越快。星系距离与退行速度之间的关系就是“哈勃定律”。由此定律得出的星系退行率就是“哈勃常数”,即宇宙膨胀的速率。人们根据新获得的观测结果不断地修正着哈勃常数。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的天文学家里彻等人,利用哈勃望远镜,观测到了距地球7000光年远的天蝎座中一个被视为宇宙最古老的星系,它是在宇宙“大爆炸”后约10亿年形成的。在该星系内有数十颗白矮星,即其核心燃料已烧尽的星体。这种星体可按预定速率变冷、变暗。这种可预测的冷却率,可用于推算宇宙年龄。如果知道这些白矮星的冷却率,就能够根据它们的亮度来推算其年龄。里彻等人估计出这些白矮星已存在近130亿年,再加上从宇宙诞生到形成这些天体之间相隔大约10亿年,显示出宇宙已存在140亿年。
1928年,天文学家哈勃对星系进行测量后认为,宇宙处于均匀膨胀状态,这表明宇宙有一个有限的年龄,当时他估计这个年龄为20亿岁。
20世纪70年代末,由于对宇宙真正的膨胀率估值不准,人们认为宇宙的年龄应在80亿年至180亿年之间。1997年,天文学家利用哈勃望远镜对宇宙膨胀率进行精确测量,公布了一个可靠的宇宙年龄。后来,利用地面及哈勃望远镜进行连续观测,发现宇宙膨胀率不是一个定量,而是存在一个特殊的“暗能量”产生加速度膨胀,以此测定宇宙年龄为130亿年至140亿年。
澄清一个事实,先举个例子吧:假设空间膨胀率为2,现在有一把长20米的尺子,在零刻度的位观察者看到10米刻度处了退行速度是10米每秒,而20米刻度处的退行速度是20米每秒。所以结论是什么呢?宇宙加速膨胀了,而且推行速度刚好和距离成简单的正比,也就是说距离越远退行速度越快!我们就没有发现其中的错误吗?事实就是,宇宙是在加速膨胀,但膨胀率一直保持不变。而且也不是由暗能量引起的宇宙膨胀,是一种机制。
观测历史
2019年7月,国际科研团队称,结合引力波和射电观测,再加上理论建模,可将中子星对的并合变成“宇宙标尺”,用以测量宇宙膨胀率——哈勃常数,或可解决目前测得的宇宙膨胀率不一致的问题。
参考资料
最新修订时间:2024-10-25 23:36
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研究历史
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