137.7億年,宇宙年齡再一次被確認,宇宙大爆炸理論更牢固了

天空之城 2021/01/09 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知识不会,只是姿势不对;科学凡此种种,用人话讲才能听懂

文/天空之城

 

雖然你可能不相信,但我們的宇宙確實極有可能產生於一次大爆炸。甚至還有你可能更不相信的事,那就是科學家連大爆炸發生的時間都推測得十分精確,儘管我們不可能親眼見證那一段歷史。

在眾多解釋宇宙誕生的理論中,以大爆炸理論最為著名,也最牢固,科學家已經找到了不止一個證據能夠證明這個理論。這些證據告訴我們,雖然聽起來可能有點荒謬,但宇宙極有可能就是通過這樣的方式誕生的。

宇宙微波背景輻射

大爆炸宇宙論認為,大約在138億年前,我們的宇宙從一個擁有極大能量卻沒有任何體積的奇點爆發出來的。 在大爆炸的瞬間,宇宙溫度高達1.4億億億億攝氏度。在接下來的很長時間裡,宇宙的溫度都相當高,以至於整個宇宙連質子和中子都無法形成,它們的基本組成粒子誇克混沌地分佈在宇宙空間,形成了一種叫做誇克湯的結構。

在混沌的宇宙中,連光子都無法自由移動。當時的宇宙還不夠大,物質過於密集,所以光子飛不了多遠就會一頭紮在物質中。那個時候,整個宇宙都是黑暗的。

直到大爆炸的38萬年後,宇宙物質密度相對沒那麼高,質子和中子也已經結合成為氫或氦了,光子終於可以自由移動,於是留下了宇宙的第一抹光。在宇宙膨脹的過程中,這些光的波長在多普勒效應的作用下被拉長到了微波范圍,這就是 宇宙微波背景輻射(CMB)。

直到今天,CMB依然充斥在整個宇宙中,能夠被我們觀測到,因此被稱為大爆炸的餘暉。通過CMB,科學家們瞭解了大量關於宇宙大爆炸和早期宇宙演化的資訊。

CMB法測量宇宙年齡

(圖片說明:宇宙微波背景輻射)

在早期的宇宙中,整個宇宙內的密度和溫度並不是完全均勻分佈的,而是會有一定的波動。而隨著宇宙不斷的膨脹,這個波動的尺度就越來越大。因此,通過對CMB波動的觀測,我們就能夠瞭解宇宙是如何膨脹的。

平均來說,這個波動的尺度范圍大約是10億光年。通過這個資料,科學家們可以計算出宇宙膨脹的速度參數——哈勃常數,其結果大約是67.2-68.1公里/秒/百萬秒差距。

也就是說,一個天體和我們之間的距離每增加100萬秒差距(326萬光年),它遠離我們的速度就要增加六十多公里每秒。距離越遠的地方,宇宙膨脹速度越快。

這個理論看起來是沒什麼問題的,但科學是嚴謹的,我們不可能僅僅通過一個方法得出的資料就草草下結論。想要證明一個理論或是一個可靠的結果,是需要從不同的方面進行驗證的。

超新星測量法

想要測量哈勃常數,還有一個方法,那就是直接測量。顯然,只要我們測量不同距離上天體的退行速度,就可以知道距離我們多遠的宇宙有多大的膨脹速度。

對於那些銀河外星系,有一種測量方法很管用,那就是Ia型超新星。通過這種天體,我們就能夠測量銀河外星系的距離。然後,通過各個距離上的星系退行速度,計算出其變化梯度,就能夠得到哈勃常數。

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