2011诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的天体物理学家。他们对超新星进行了系统的观测,发现宇宙正在加速膨胀。此前数年,物理学界一直认为宇宙膨胀的速度是恒定的,或者是越来越慢的。
宇宙正在加速膨胀的发现意义深远。
2011诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的天体物理学家:索尔·珀尔马特(SaulPerlmutter)、布莱恩·施密特(BrianP.Schmidt)和亚当·黎斯(AdamG.Riess)。他们对超新星进行了系统的观测,发现宇宙正在加速膨胀。这一发现意义深远,多年来他们一直是获奖的热门人选。
这是宇宙学领域第三个诺贝尔物理学奖。1929年,美国天文学家哈勃利用当时世界上最大的望远镜——加利福尼亚威尔逊山望远镜,首先发现了星体间距离在不断变大,由此提出了宇宙膨胀理论。根据这一发现,俄罗斯天体物理学家伽莫夫提出了大爆炸理论,认为宇宙诞生于约140亿年前,宇宙从一个极小体积、极高密度的点猛烈地向外膨胀,像发生了一次超级大爆炸。
大爆炸理论此后被很多不同类型的天文观测所证实。不过,多年来,物理学界一直认为宇宙膨胀的速度是恒定的,或者是越来越慢的;直到这三位物理学家开始了对超新星的观测。
超新星现象
1934年,天才天文学家茨维基等人提出超新星的概念,他们猜想,当大质量的恒星演化到其生命的晚期时,内部的核燃料消耗殆尽,恒星从中心开始冷却,没有足够的力量与引力对抗,整个星体向中心坍缩,坍缩时表层被迅速加热,发生剧烈的爆炸,这就是超新星现象。
在中国历史上,超新星爆发通常预示着兵祸和天灾,或者皇帝驾崩,是历朝皇帝极为重视的稀有异常天象。从汉朝以来的2000多年里,最壮观的超新星爆发只有六七次。北宋景德年间,公元1006年5月1日凌晨,南方天空中豺狼座位置上突然出现一颗很亮的恒星,亮度接近半个月亮,在它的光照下无月的夜间也可以看清东西。其后三个月夜夜可见,三个月后变暗。这是人类有文字记录以来最亮的超新星爆发,天文学上称这次超新星为SN1006,它离地球大约7200光年远。
由于超新星很亮,在极远的地方都能看到,所以可用来研究宇宙学。对宇宙学最有用的超新星是Ia型超新星,由于物理上的原因,这类超新星在爆发时的质量相同,因此它们的绝对亮度总是固定的,大约为太阳亮度的50亿倍。超新星离地球越远,它的视觉亮度就越低,根据这一关系,可以把Ia型超新星当作“标准烛光”来使用:根据观测到的超新星的视觉亮度,可以反推它到我们的距离。随着宇宙的膨胀,星体发出的光的波长会变长,在物理学上这叫做红移。红移的大小与星体的距离大致成正比,这就是著名的哈勃定律,宇宙学这一学科就是从哈勃的天文观测开始发展起来的。
如何观测超新星?
此次获奖的三位天体物理学家所做的工作是哈勃最早的观测的精确化。他们用最先进的天文观测工具观测了约60颗Ia型超新星,在地球上测量超新星的亮度和光线的红移,绘制出距离-红移关系图(俗称哈勃图),由这些哈勃图可以算出很多宇宙学参数,比如宇宙的年龄、膨胀情况等。有了哈勃图,人们终于能回答自古以来一直在追问的问题:宇宙是什么样的?它是如何形成的?它将如何演化下去?
虽说这一观测从原理上很简单,但实际操作起来并不容易。一个主要原因是大多数超新星离地球太远,极为微弱,很难分辨。
为发现超新星,一般要用数码摄像头对天空进行两次拍照,比较不同时刻某一天区的照片,用前一时刻的照片减去后
[1] [2] 下一页