宇宙大爆炸后7亿~90亿年(为什么有暗能量)
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根据最新的估计,可视宇宙——即我们可以看到的所有的东西:星系,恒星,行星等——仅占宇宙中能量的4%,另有23%是以暗物质的形式存在。而剩余的73%要归于所谓的“暗能量”。
直到宇宙史上的这个阶段——大爆炸后约70亿年时,在引力的影响下膨胀变慢了。引力是唯一能在天文距离上造成显著差别的力,而且这是一种将物质拉到一起的吸引力。我们或许可以预料,引力的强度将决定宇宙的终极命运。
在我们讨论的这个时代,宇宙在膨胀。而且直到今天它仍在膨胀。但是这个膨胀会永远持续下去吗?还是说在至少800亿年后星系会掉转头来再次冲到一起形成一次大坍塌?所有这些都取决于宇宙中物质的平均密度,用希腊字母Ω表示。如果Ω大于1,引力占据上风,在时间终结之时会有一次大坍塌;如果Ω等于1,那么膨胀会逐渐减慢但永远不会完全停止,这被称为一个平坦的宇宙。如果Ω低于这个临界值,膨胀将变慢,但将一直持续下去。在讨论暴胀时说过,我们掌握的证据似乎说明宇宙是平坦的。但是对一种特殊类型的超新星:Ia型超新星的观测提醒我们,事情可能复杂得多。
让我们通过这些超新星回顾一下位于大爆炸和今天的中间点的关键时代。为什么这种类型的爆炸如此特别?因为这些爆炸的极大光度即内禀亮度都是相同的,所以可以作为标准烛光使用,让我们能够测量距离。我们将超新星爆炸时在天空中的视亮度和它的内禀亮度相比较,其差值就表示距离有多远。看起来更亮的超新星一定是距离我们更近。
为什么这些超新星都具有相同的内禀亮度?据认为这类超新星产生于一颗普通恒星的白矮星伴星的彻底毁灭。较小而致密的矮星从它的较大的伙伴那里吸积了过多的物质,最终它自身变得不稳定。这颗矮星在一次巨大的热核爆炸中把自己炸成了碎片。由于这种爆炸总是发生在同样的临界质量下,爆炸的光度在每种情况下都是一样的。
我们有两种方法计算包含超新星的星系的距离:通过谱线的红移和超新星的峰值光度。但在什么地方出了问题,使得超新星看上去比它们本应具有的亮度要暗,所以似乎比预计的遥远。这也正是天文学家们期待的最后一件事情。只有一种可能的解释,现在宇宙膨胀的速度一定比以前要快。宇宙的膨胀正在加速而非减速,这种使宇宙膨胀加速的能量我们称之为暗能量。
相关参考
我们到达了宇宙演化史上出现能够实际看到的分立天体的时间点。甚至在最早的恒星出现之前,物质收缩形成星系的过程就已经开始。哈勃太空望远镜的深空图像揭示出大爆炸后7亿年时的星系景象——它们看上去与在我们附近
这是怎么回事?在整个物理学史上,有四种力被认为是足以解释物质之间的所有可能的相互作用:电磁力(造成异性电荷之间的吸引力)、强核力(将原子核约束在一起)、弱核力(造成放射性衰变)和引力(在整个宇宙范围内
在这些星系的中心,甚至在很早的阶段就存在着数百万太阳质量的超大质量黑洞。就像我们前面提到过的,它们可能直接由坍缩的气体形成,也可能是大质量恒星的残余又吸附了大量的额外物质而形成的。无论如何,这一尺寸的
到这时恒星已经停止收缩,进入所谓主星序上的稳定的中年阶段。换句话说,核心的反应可以提供足够的能量抗衡引力向内的拉力,支撑恒星的外层。恒星被炽热气体的压力(或者推力,如果愿意这么叫的话)和核心产生的辐射
年轻的星系中储备有大量的气体和尘埃,可以转变成恒星。这些星系的光芒主要发自明亮年轻的蓝色恒星,看上去和我们的星系——一个非常正常的旋涡星系很相似。在讨论其他星系之前,有必要详细地了解一下银河系。我们知
在我们太阳系中,行星绕日公转的速度随着它们到太阳距离的增加而减少,因为离太阳越远,引力越弱。顺理成章地,同样的规律也应该体现在旋转的星系上。靠近中心的星的运动应该比远离中心的星的运动快得多。然而天文学
围绕着原始太阳,剩余物质形成扁平旋转的圆盘。物质变成扁平形状的事实解释了为什么行星的轨道倾角如此地接近。相对于地球轨道,水星的倾角仅为7度,而所有其他大行星的倾角均小于4度。这也解释了为什么行星在轨道
我们看到宇宙被第一代恒星所点亮,以及星系的形成。现在,当大爆炸过去90亿年时,宇宙看上去很像我们现在所见到的周围的情况,星系中充满了第二代恒星。现在到了仔细谈论恒星演化的时候了。我们已经对第一代恒星作
即便最冷的棕矮星也和一颗行星有本质的区别。一颗真正的恒星的质量必须至少为太阳的8%,即木星质量的75倍。低于此值则无法引发核反应,因为核心的温度不够高。由于棕矮星如此暗淡不易发现,因此直到1995年才
恒星在星系中的形成并不是均匀地发生的,周围物质的条件会对收缩产生影响。像我们自己的星系的旋臂就是一个很好的例子。对任何旋涡星系的光学照片一眼看去就能发现,旋臂上的恒星趋向于蓝色,而核球处的则呈黄色。以