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树德务滋

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哈勃望远镜20年:宇宙的年龄137亿年  

2010-11-05 09:20:55|  分类: 一得之见 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2010109日下午我收看‘探索发现’节目“哈勃望远镜20年”,很有吸引力,极有收获。

哈勃太空望远镜是有史以来制造的最为强大同时也最为多产的科学仪器之一。自从1990424日升空的20年来,哈勃的观测发现让从行星学到宇宙学的几乎所有天文学研究领域经历一场革命,让我们这种普通老百姓也能了解最新的科技成果和知识。

迄今为止,这架望远镜共拍摄了3万多幅天体照片以及超过57万幅其他照片。这些发表的照片,对于我们这些门外汉完全看不出有什么门道。但通过‘探索发现’节目,其深入浅出地解释,让我明白了看起来与我们毫不相干离我们的现实生活相差十万八千里而其实却息息相关的许多知识和道理。

比如:

在哈勃望远镜发射升空前,天文学家为测定宇宙年龄已经苦苦努力了很多年。他们用确定宇宙膨胀率的方式测定宇宙年龄。膨胀率这个值被称之为哈勃常数。由于哈勃常数具有很高的不确定性,天文学家最后计算出的宇宙年龄并不精确,在100亿年至200亿年之间。

  通过计算数十颗被称之为造父变星的脉动变星亮度,这架望远镜帮助天文学家完成了测定宇宙年龄的目标。脉动变星的亮度是太阳的1000倍。在得出它们的亮度之后,天文学家又计算出这些恒星与地球之间的距离。通过这种研究以及其他相关分析,20095天文学家确定了更为精确的哈勃常数以及宇宙年龄,精确度达到5%左右。根据他们的计算,宇宙年龄应该在137.5亿年左右。

也即在‘宇宙大爆炸’宇宙生成已137.5亿年了,而且一直在膨胀过程中。科学家发现,50亿年宇宙膨胀速度减小、60亿年后开始加速。

其原因是:宇宙中存在着万有引力还有‘斥力’——‘暗能量’。

通过观测遥远爆炸恒星发出的光线,2008哈勃帮助天文学家发现了暗能量、其只参与引力不参与电磁作用。这种能量充斥着宇宙各个角落。这是我一种们还了解的十分有限的形态,就像刚发现电磁场那种情况一样。暗能量约占宇宙总能量的72%,而目前我们所能见的仅占28%

暗能量是一种神秘的能量形态,能够产生与引力相反的排斥力。此外,这架望远镜还发现了能够证明暗能量数十亿年来一直与引力拔河的证据。在暗能量的影响下,星系之间以不断提高的速度彼此远离对方,进而让宇宙不断膨胀并且速度越来越快。

通过研究遥远的超新星,哈勃将暗能量的历史追溯到90亿年前,当时的宇宙体积还不及现在的一半。在还没有赢得这场宇宙拔河战的胜利前,暗能量便奋力抵抗宇宙物质的引力拖拽。大约50亿年前,引力大于斥力、宇宙膨胀速度减小(加速度为负),60亿年后暗能量在这场与引力的较量中获胜,斥力大于引力宇宙膨胀速度加快。

哈勃的外层空间观测显示宇宙在很久以前就已经发生变化,这一发现证明,星系随着时间流逝会通过与其他星系合并的方式生长,最终成长为我们现在看到的巨大星系。最近,哈勃又将镜头对准最为遥远的宇宙区域。在此期间,新安装的第三代广域照相机拍到可见光和近红外条件下宇宙最深处的照片并发现了存在于宇宙年轻时期的星系,当时的宇宙只有6亿岁。也就是说,今天观察到的图像,是发生在131亿年前的事(宇宙年龄仅是6亿岁),即让我们看到了‘过去’,宇宙幼年的实际情况。

哈勃的成果还让我们可以推测宇宙大爆炸后最后的结局:是引力大于斥力最后造成宇宙坍塌回到原点还是斥力大于引力宇宙继续膨胀最后‘大解体’全部成为基本粒子?

“哈勃”留给我们无限的遐想。太神奇了!

                            2010115日星期五初稿

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