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解密宇宙为何需要膨胀:越远星系外扩越快

来源:2010-03-24 10:15 北京日报       更新时间:2010-3-27 11:19:32
 
长变长,颜色向红色一端偏移;波长变短,颜色向蓝色一端偏移。前者被称为“红移”,后者被称为“蓝移”。

  在实际观测中,星系的光谱上夹杂有好些暗线,称为吸收谱线,它们是天体所含有的各种元素吸收了对应位置的色光所留下的空缺。我们知道,每种元素都有各自的特征谱线,天文学家把观测得到的某个天体的光谱与标准光谱进行对比,不难发现某种元素的吸收谱线与其本来应该在的标准位置的偏移,从而根据多普勒效应推断出该天体的运动速度。哈勃测量的结果发现,远处星系的吸收谱线普遍向红端偏移,而且越远的星系红移量越大,也就是说远离我们的速度就越大。

  哈勃定律向我们表明,“宇宙正在膨胀”!

  利用现代望远镜,天文学家已经观测到了远在100亿光年之外的遥远星系。观测资料表明,即使如此遥远的星系,它们也在背离我们的银河系迅速远去。

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  美国天文学家发现微波背景

  证实是宇宙大爆炸后的余辉

  刚开始,大爆炸理论并未引起关注,直到1964年,美国贝尔实验室的两位天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了微波背景辐射才名声大振。他们当时正在测试一架卫星接收天线,结果探测到一种干扰测试的微波噪音,无论把天线指向天空的什么方向都排除不掉这种噪音。后来,两人知道这就是宇宙背景辐射。由于这一发现,两人获得了1978年度诺贝尔物理学奖。霍金指出,电视在切换频道时看到的雪花,百分之几就归因于宇宙微波背景。

  为了确认这一发现,科学家对这种辐射的谱分布和方向进行了大规模的调查,分别在地面上对70厘米波长到毫米波的不同波段进行测量。2001年美国宇航局发射了威尔金森各向异性探测卫星(WMAP),对微波背景辐射进行了精确的测定,并得出微波背景是宇宙大爆炸后38万年的余辉。

  那么,宇宙微波背景辐射是怎么回事呢?大爆炸宇宙论预言,初期宇宙处在灼热状态,当时的宇宙一定充满了光。因为,当初充满宇宙的那种包含了氢原子核、氦原子核和电子的气体具有非常高的温度,必然要发出颜色同其温度相对应的光。但随着膨胀,宇宙逐渐冷却下来。在宇宙诞生38万年以后,宇宙温度到达3000K左右,那些分散的原子核和电子被静电力结合在一起,开始形成原子。在原子诞生之前,受到到处飞舞的电子的阻挡,光无法沿直线径直行进。但是在原子诞生出来之后,光就可以沿直线行进了。那时候的光今天仍然应该在宇宙空间沿直线继续行进。在空间传播的光波,即电磁波,其波长会随着宇宙的膨胀而被拉长。那时的光到了现在,已经变成了波长相当长的光,即变成了“微波”,这就是宇宙背景辐射。

  未来宇宙会是什么样?

  最大神奇就是人类自己

  宇宙大爆炸说已经深入人心,人们已经默认了宇宙万物、星系、地球、生命都是在大爆炸之后逐渐形成的。

  那么,在未来人的眼中宇宙会是个什么样子呢?近处,1000亿年后(漫长的岁月,人类但愿还存在,或者进化为更高级生物)可能不会有什么变化,因为人们看到的都是银河系的恒星;往远处看,河外星系基本上都在远离我们而去:星系变得稀少,或者就根本没有了其他的星系,人类该更感孤独。这是现今“大爆炸宇宙论”得出的结论,很可能就是未来人们的常识和宇宙的真实。

  我们追问宇宙的过去和未来,发现宇宙是如此博大,又如此神奇。其实,我们从哪里来,又到哪里去?生命的起源至今还是个谜。科学是一个不断扩大的疆界,新的科学发现只是有助于我们越来越精确地阐述问题。然而,要想得出答案,还有很长的路要走。正如霍金所言:我们已经发现了很多支配宇宙的规律,但我们并不知道,它们是如何融为整体的,又为什么如此和谐,能孕育出生命?“我相信我们能够找到所有的答案。”或许,生物的构造、功能和智慧本身更是奇迹,宇宙中最大的神奇就是人类自己。

  《科学世界》杂志总编辑唐云江

  100亿年前宇宙灾变

  致星系停止生长

  英国达拉谟大学的科学家近日表示,100亿年前发生的一场“灾变性事件”,使处于婴儿期的一个星系停止生成新恒星。他们认为,这或许可以解释为什么跟银河系非常类似的早期巨星系,在形成后很快停止生长。

  该大学的科研小组对这个被称作SMM J1237+6203的庞大

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