革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?


革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?
文章图片

革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?
文章图片

革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?
文章图片

革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?
文章图片

革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?
文章图片

革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?
文章图片

革命 宇宙18|138亿岁?这年龄是怎样算出来的?

1989年 , COBE卫星发射升空 , 这颗卫星的中文名叫“宇宙微波背景探测器” , 在它的身上携带了两个重要的仪器 , FIRAS(远红外绝对分光光度计)和DMR(差分微波辐射计) 。
FIRAS就在多个频段上测量了微波背景辐射的能量密度 , 1992年研究团队根据FIRAS的数据公布了测量结果 , 数据显示 , 微波背景辐射跟2.725K的黑体谱吻合的很好 。
此次测量 , 以前所未有的精度和无可辩驳的证据 , 验证了大爆炸原始火球的预言 , 曾经和大爆炸理论分庭抗礼长达二十几年的稳恒态理论 , 悄然退出历史舞台 。
当然COBE的测量结果也告诉了我们 , 宇宙诞生以后的38万年到今天 , 曾经温度高达3千K的宇宙 , 随着空间的膨胀 , 现在已经降温到2.725K , COBE测量的误差只有0.00047K , 总的来说 , 当今的宇宙空间只比绝对零度高了那么一点点 。
不过 , 事情到这里还远没有结束 , 微波背景辐射简称CMB , 它不仅仅是证明了大爆炸理论的正确性 , 它作为宇宙诞生以后的第一批光子 , 是当今人类能够追溯到的 , 最古老的宇宙图景 , 它一定能给我们带来一些非凡的发现 。
因为在中性原子形成之前 , 宇宙是一个高温等离子体 , 其中的光子会与带电粒子 , 尤其是电子发生频繁的弹性散射 , 所以在此之前的宇宙是漫长的不透明时期 。
因此在中性原子形成之前 , 宇宙到底发生了什么?我们并不能通过观测去实证 , 只能靠我们已经掌握的科学理论去做出合理的推测 。
比如之前我们说的 , 关于大爆炸核合成的预言 , 就是人们通过核物理、电磁学所作出的合理性预测 , 并且这个预测已经得到了观测的证实 , 因此大爆炸核合成也成为了大爆炸理论的三大基石之一 。
除此之外 , 人们对哈勃膨胀率也做出了更为精确的测量 , 在1929年的时候 , 哈勃当时测量星系距离的办法只有一个 , 就是造父变星测距法 , 这种方法有很大的局限性 。
比如 , 在遥远的星系中 , 我们根本就分辨不出单颗恒星 , 因为恒星的尺度和亮度跟星系比起来 , 简直就像是蚍蜉撼大树 , 不值一提 。
所以当年哈勃只测量了22个星系的距离和红移之间的关系 , 最远的距离都没有超过700万光年 , 所以说它测量出来的哈勃膨胀率根本就不准 。
现在看到的这个图片就是哈勃当年的测量结果 , 横坐标是距离 , 竖坐标是星系的退行速度 , 这里需要注意的是 , 退行速度也叫视向速度 , 也就是在我们视线方向星系的运动速度 。
从图中可以看出 , 星系的距离和退行速度之间的关系呈简单的线性关系 , 这个线性关系的系数就是哈勃膨胀率 。 从图中也可以看出来上面的数据点寥寥无几 。
在前面视频中我们提到过 , 星系退行的速度不仅仅有宇宙膨胀带来的效应 , 还有它自身在空间中的本动速度 , 所以想要测准哈勃膨胀率 , 就需要大量星系的数据 , 才能把星系的距离和因为空间膨胀所带来的退行速度之间的关系拟合得更加准确 , 所以就需要大量星系的数据去无限的逼近真实的宇宙膨胀率 。
那么其中测量星系退行速度的方法很简单 , 就是测量星系光谱中吸收线的多普勒红移 , 就能算出它的视向速度 , 唯一比较困难的是测量星系和我们距离 。
说白了就是 , 造父变星在远距离上用不了 , 所以我们需要找到一个可以在更远的距离上给星系测距的办法 , 这个难不倒科学家 。
相信你听过Ⅰa型超新星测距法 , 这是我们目前所知实用距离最远的测距方法 , 测距的范围可以达到数百亿光年 。

推荐阅读