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天文科普:我们若何知道宇宙正在收缩?

时间:2023-02-06 15:14:54 来源:乔治内信息站 作者:百科 阅读:569次

天体物理学家曾信任宇宙是天文静态的,只包括银河系,科普但后来的何知迷信研讨明白注解,毕竟并非如此。道宇天体物理学家曾信任宇宙是宙正静态的,只包括银河系,收缩茶叶传统品牌但后来的天文迷信研讨明白注解,毕竟并非如此。科普

  不到一百年前,何知天文学家还以为银河系是道宇宇宙中独一的星系,看远镜捕捉到的宙正模糊星云则都是银河系范围内的气体云。各类效果注解,收缩宇宙是天文静态的,并没有随时辰推移而变卦。科普

  一个例外是何知美国天文学家维斯托·斯里弗的发明。早在1912年,他就注重到仙女座星云正以每秒300公里的速度向太阳移动。为了一定这一点,茶叶墙纸他运用了多普勒效应,即由于波源(或不雅测者)的活动而激起的坚定频率变卦。在听到救护车或喇叭移向或远离我们的时辰,我们都邑感受感染到多普勒效应。假设移向我们,声波会被紧缩,声调也会更高;假设远离我们,声波会被拉长,声调也会降低。光波也是如此。斯里弗料到,仙女座星云正在向我们移动,由于它的光移到了光谱的蓝端。

  斯里弗是对的。我们而今知道,仙女座星系不只在向我们移动,并且将在大年夜约四五十亿年后与银河系碰撞——构成“银河仙女座”(Milkdromeda)星系。茶叶餐厅

  到1917年,斯里弗测量了其他几个星云的径向速度(物体向不雅察者倾向移动的速度重量),得出结论称,它们正在红移,即远离我们。在欧洲,几近没有迷信家听说过斯里弗的研讨效果。即使在美国,他的不雅点也存在争议。1917年,爱因斯坦用全新的狭义相对论提出了现代的第一个宇宙模型,他假定宇宙是静态的。

  1920年的大年夜争辩

  1920年4月20日,在美国国度迷信院的增援下,威尔逊山天文台的哈洛·沙普利与匹兹堡阿勒格尼天文台的希伯·柯蒂斯展开了一场争辩,商量星系的实质。星云毕竟是鹤峰县茶叶不是是银河系外的“岛屿宇宙”?银河系是不是是独一的星系,被浩瀚的真空所包抄?此次争辩被称为“沙普利-柯蒂斯之争”,也被称为“世纪天文大年夜争辩”(Great Debate)。这是一个有力的例子,说了然初步数据可以用各类不合的方法停止解释,而全部这些方法似乎都是合理的。另一方面,这也说了然为甚么更好的数据关于健全的迷信研讨是相当重要的。

  沙普利以为,银河系比大年夜多半人想象的要大年夜得多,是以有充沛的空间容纳全部的星云。柯蒂斯提出了相反的不雅点,以为星云是银河系以外的其他星系。虽然沙普利似乎在这场争辩中占了优势,但最终的效果并不是决议性的。

  哈勃的规范烛光

  埃德温·哈勃恰是在这时辰间介入了,他想要彻底中缀这场争辩。

  哈勃运用威尔逊山天文台的茶叶协会为茶企业服务2.54米胡克看远镜,在其他星云中发清楚明了天文学家所说的“规范烛光”,也就是具有已知亮度的光源。想象一下,在一个阴霾的夜晚,你把相同的手电筒放在空旷场地的不合距离上,经由进程测量它们的相对亮度,就可以运用平方正比定律(光的强度与光源距离的平方成正比)来一定它们与你的距离。

  哈勃在很多星系中都发清楚明了规范烛光:一类被称为“造父变星”的恒星具有特别很是模范的脉动周期。哈佛大年夜学天文台的亨丽爱塔·勒维特在造父变星方面做出了出色的供献,发清楚明了这类恒星的周光关系,使得后来的天文学家可以也许计算地球与迢远星系间的距离。从临近的光源末尾,哈勃构建了一个“宇宙距离阶梯”,用他一定的规范烛光测量更迢远的星系距离。

  1924岁首年代,哈勃写信给沙普利,走漏表示自身在仙女座星云中发清楚明了造父变星。沙普利急速清楚,他对宇宙的不雅点已过时。到1924岁尾,哈勃已在仙女座星云和其他22个螺旋星云中发清楚明了几十个造父变星,它们之间的距离达数百万光年。大年夜争辩中缀了:宇宙是由“岛屿宇宙”构成的,这些星系相距迢远。不过,此时的宇宙依然是静态的。

  从静态宇宙到哈勃定律

  同时,一些宇宙实际模型提出了与爱因斯坦相反的不雅点。宇宙会跟着时辰而改动。假设是多么的话,星系应当会在空间的拉伸下彼此事理,就像漂流在河道中的软木塞一样。

  1917年,荷兰天文学家、物理学家威廉·德西特提出,一个拥有“宇宙学常数”的空宇宙将以指数级速度收缩。(爱因斯坦在1917年提出了一个宇宙学常数,用来抵消引力场的影响,使他的方程能有静态宇宙的解。除往此项,宇宙就会快速促进。)

  1922年,俄罗斯宇宙学家亚历山大年夜·弗里德曼提出,即使没有宇宙学常数,宇宙也可以或许收缩和紧缩,这取决于宇宙中含有若干物质。几年后,比利时神甫兼天体物理学家乔治·勒梅特提出了一个原始原子模型,在这个模型中,宇宙从一个庞大年夜的放射性中子球的衰变中出身,并继续收缩,发生星系和恒星。

  这些实际也许很令人快乐,但只稀有据才干给实际注入生命。经由过细的研讨,1929年,哈勃和他的助手米尔顿·赫马森宣布,他们的不雅测效果支撑了宇宙正在收缩的不雅点。哈勃一定了他所需要的规范烛光——在46个星系中那些特别很是通亮的恒星,甚至比造父变星还要亮。他得出结论,星系彼此阔其他速度与它们的距离成正比。这类关系原本被称为哈勃定律,而今被改成哈勃-勒梅特定律,是描画宇宙若何收缩的实际基本。

  宇宙收缩并不像炸弹爆炸

  人们经常把宇宙的收缩与炸弹的爆炸相搅浑,但二者毫无相似的处所。炸弹有一个爆炸中心,弹片会从这个中心点飞离,周围空间则作为背景坚持固定。比拟之下,宇宙的收缩就是空间自身的收缩,就比如你脚下的空中末尾向两个倾向伸展(由于空中是二维的),连同空中上的一切也末尾相互远离。就像一个摆着很多课桌的教室,本空中延伸时,课桌也会移开距离。假设每张课桌都是一个星系,那末跟着空间的收缩,全部星系都邑彼此远离。没有哪个比另一个更重要。

  在收缩的宇宙中,没有哪一点比其他任何一点更重要。回溯宇宙的汗青,全部的点最终都会聚在一路;那是大年夜爆炸的时辰,发生在大年夜约138亿年前,标志住宇宙收缩的末尾。



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(责任编辑:知识)

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