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  • 天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    因此,对于宇宙确实在膨胀的原因,我们通常的反应是,参考框架中所有事物的相对加速度。但是假设宇宙中有一个中心质量体,那么更近于它的物体会不会更快地加速,从而产生同样的相对加速度吗?哪些证据会证明这种可能性无效?

    先解释一下天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的。我们需要研究的概念是遥远星系的速度,而不是加速度。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    哈勃是如何发现宇宙膨胀的?

    在这里,我们参考了之前在另一篇文章中提供的关于宇宙膨胀的信息,

    从20世纪20年代开始,埃德温·哈勃利用威尔逊山上的100英寸望远镜,利用宿星变星作为距离指标测量星系距离。哈勃还研究了星系的光谱,发现除了最近的星系外,其他星系的光谱都有多普勒红移。多普勒红移告诉我们,一个天文物体正在远离我们。较大的红移表示较大的衰退速度,或移动速度更快的物体。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    哈勃绘制星系的衰退速度与距离时,他发现了一个线性关系。更遥远的星系似乎正以更快的速度离我们远去。天文学家称这张图为哈勃图或哈勃定律。

    哈勃随后推断出造成这种影响的原因:宇宙正在膨胀。哈勃图的斜率称为哈勃常数,它能告诉天文学家宇宙膨胀的速度,使天文学家能够在宇宙大爆炸模型的背景下计算出宇宙的年龄。天文学家还利用哈勃定律计算距离我们非常遥远的星系距离,从它们测得它们的红移。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    注:哈勃在发现宇宙正在膨胀时测量了衰退速度而不是加速度)

    为了让哈勃定律具体化,从而告诉天文学家为什么宇宙正在膨胀,你可以在气球上画一堆点。然后一边看点,一边吹气球。从任何给定点的有利位置来看,所有其他点似乎都会随着较远的点更迅速地移开而移动。气球上的绘制点之间会明显的显示出衰退速度与其距离,它将给出一个与哈勃图非常相似(在更小的尺度上)的图形。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    我们已经建立了一些关于这个主题的背景,现在让我们回到我们的读者的具体问题 - 但保持气球在手!

    埃德温·哈勃在1931年的正式肖像照片图片信用:约翰·哈格迈尔。

    宇宙有中心点或质量吗?

    现在,当你吹起气球时,想想:气球表面有一个中心点吗?

    请注意,从任一点中测量衰退速度都会产生相同的结果。气球表面没有特殊的中心点。气球的中心实际上是在气球内,而不是在气球的二维表面上。

    三维宇宙也没有中心。因此,宇宙中没有中心质量。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    我们的太阳系和银河系都有中心点。太阳系的中心质量是太阳,银河系中有一个中心黑洞。但是,整个宇宙是没有相应的中心点或质量的。

    遥远的星系正在加速吗?

    请注意,不是遥远星系的加速告诉我们宇宙正在膨胀。相反,正是这些遥远星系的衰退速度告诉了我们宇宙正在膨胀,因为距离较远的星系具有更大的衰退速度。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    天文学家没有测量遥远星系的任何加速度(定义为速度的任何变化)。这种测量将需要很长的时间。然而,有一个著名的发现可能会使人对遥远星系的加速度产生混淆。

    哈勃图的斜率告诉了天文学家宇宙膨胀的速度。坡度越陡,宇宙膨胀得越快。此斜率只是一种大致估计,并不能完全的随着时间进行恒定。2011年诺贝尔物理学奖授予给了索尔·珀尔穆特、布赖恩·施密特和亚当·里斯,因为他们发现了宇宙正在加速膨胀的速度。但是如果用它来计算遥远星系的速度,那么这个结果与哈勃图的斜率数是有所不同的。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    宇宙膨胀的速度正在加快,但单个星系并没有加速。天文学家不知道是什么原因导致了这种加速。他们称之为"暗能量",但他们也不知道暗能量到底是什么。

    宇宙膨胀:关闭说明

    天文学家们知道宇宙正在膨胀,因为哈勃观测到更遥远的星系有较大的衰退速度。宇宙正在膨胀的事实并不要求宇宙有一个中心点或中心质量。天文学家观测到单个星系的衰退速度没有变化;因此,单个星系没有加速。但是,整个宇宙的膨胀速度正在加快。

    天文学家是如何知道宇宙正在膨胀的?

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3.零度星系- decodedscience-阿雨

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