天才一秒记住【爱看小说】地址:https://www.akxss.com
其中一些我之后会讲,因为那些信息更像是对将来研究的展望而不是描述已有的发现。
但我们仍然有必要提及,当背景辐射从原初大火球出发穿过宇宙传播到我们这里来,途中它携带上很多物体的引力场信息。
其中之一就是第2章讨论过的引力导致光线弯曲。
当背景辐射经过大质量天体时也会受到这个效应的影响,它的轨迹会被这些天体的引力场折弯。
这使得背景辐射上的波纹产生扭曲,这些扭曲是可以计算的。
普朗克卫星观测到了引力场导致的背景辐射上波纹形状的改变。
另一种关于背景辐射的可观测效应源自宇宙膨胀导致空间中引力场的演化。
引力场的演化使得光子进出引力场时的场强不一样,这改变了光子的能量,使得光从引力场出来时得到更多(或者更少)的能量[2]。
通过对比这一现象的观测数据和理论,我们再次得出结论:宇宙的膨胀正在加速。
宇宙膨胀的历史
宇宙冷却到变得透明后的一段时间,被天文学家们称为黑暗时代(Darkages)。
黑暗时代指的是原初大火球之后,最古老的恒星和星系形成之前的一段时间。
关于宇宙的这段历史,天文学家们所知甚少,因为那时候的物质大部分都是以气体云的形式存在。
几亿年后,初代恒星和星系才开始形成。
从黑暗时代开始,随着宇宙的演化,大尺度结构不断增长,且规模越来越大。
当然是引力导致了这一切,所以我们可以通过研究周围的天文结构来获得关于引力的信息。
现在,我们先来看看人们是如何利用宇宙中的天体来研究宇宙膨胀的历史。
哈勃于1929年发表的那篇论文使他成为这一领域的开者。
和其他伟大的科学发现一样,一代又一代的后来者在他工作的基础上加以扩充。
所有这些工作的目的就是为了解决两个问题:天体离我们多远?它们远离我们的速度有多快?这些信息可以用来确定宇宙膨胀的速率。
实际上,第二个问题更直接一些。
恒星,以及其他大多数天体只发出特定频率的光,此频率和它们的化学组成相关。
现在,如果一个物体发生运动,就像大多数天体那样,那么我们接收到它们发出的光的频率就会由于多普勒效应发生频移。
这种现象和救护车靠近或远离你时你听到的警报声变化是一样的:当救护车朝你驶来时警报的频率比远离你时要高一些。
在靠近或远离这两种情况下,频率的变化和物体的运动速度直接相关。
这意味着如果我们知道一个天体的化学组成(大部分情况下我们是知道的),那么计算物体远离我们的速度就相对来说比较容易。
然而,精确地测量天体的距离是更加有挑战性的任务。
比较常用的方法是去观测一些离我们比较近的天体。
如果可以确定这些邻近天体的距离(一般来说也比较容易),那么我们就能利用它们去校准更远处的同类天体。
这一方法的其中一个例子就是哈勃在他的论文中使用的造父变星(Cepheids)。
造父变星是一类亮度呈周期性变化的天体。
人们很早就知道造父变星的光变周期和它们的光度(也就是它的实际亮度。
这和视亮度不同,视亮度还取决于它到我们的距离)相关。
这个结论是基于对已知距离的邻近恒星的研究得出的。
哈勃利用这一信息去测量更远的造父变星的距离。
其中的逻辑非常直接:你可以持续观测造父变星并测量它的周期,然后利用周期信息去计算它辐射的光度,最后把光度和你的相机胶卷上实际拍到的造父变星的亮度作对比。
本章未完,请点击下一章继续阅读!若浏览器显示没有新章节了,请尝试点击右上角↗️或右下角↘️的菜单,退出阅读模式即可,谢谢!