写给你的晚安小故事 2017-11-29
宇宙正在扩张,如果你把焦距放到够远,你会发现宇宙中的所有事物都在互相远离彼此。但是一旦你知道了宇宙正在膨胀这个事实,就可能会好奇这种扩张是否会一直持续下去,还是迟早会停止膨胀并由于引力而坍缩。
只需要把望远镜朝向远方的星系,测量它们远离我们的速度,再等上个大概一百万年,然后把刚刚的步骤再重复一次,以判断宇宙的膨胀是加速还是减速。
但事实上没必要等待一百万年。观察不同的星系,因为光抵达我们这儿需要一定时间,所以当我们看向一个很遥远的星系时,其实看到的是很久以前的它。所以看着一群离我们不同距离的星系就像是在不同时间下观察它们一样。
遥远的星系传来的光可以告诉我们两个基本信息。首先就是它的速度,那些逐渐远离你的光看起来偏红,就像警笛在远离你时音调听起来逐渐降低。这种光的红移现象能够清晰地告诉我们它远离的速度。如果一个星体看起来比原来还要红百分之五,这代表它正以光速的百分之五的速度远离我们。
同时,光还可以告诉我们一个星体及其所在的星系距离我们有多远。当你在晚上驾车时,你可以判断一台摩托车距你有多远,靠的是观察该摩托车车头灯目前的亮度与它在你面前时的亮度做比较。
这一招同样可以应用在星体上。有一种罕见的超新星爆炸就像是标准的星际车头灯(称为“标准烛光”),其亮度大约是太阳的五十亿倍,重要的是,它的亮度非常持久,这些超新星的爆炸在银河系内的一千年只会发生几次。
但是宇宙张红有足够多的星系,如果观察的范围够广,有可能在一个月内观察到几十个。通过比较我们从地球上观测到的亮度与其本身的亮度,我们可以得到每颗超新星与我们之间的距离,颜色越暗淡,距离我们就越远,所以,超新星的颜色告诉我们它正以多快的速度远离我们,而它的亮度就像是一把标尺,告诉我们它距离我们有多远。
通过测量不同距离下不同超新星的远离速度,也就是在几个过去不同的时间点下,我们可以描绘出宇宙扩张的速度。
长期以来我们都一位宇宙扩张的速度是不变或者减速的,但当天文学家仔细观察了极遥远星系中的超新星后,他们惊讶地发现宇宙膨胀的速度比过去的还要快,也就是说宇宙的扩张正在加速!
对于宇宙膨胀的加速有几个理论可以解释,但是我们还不确定真正的原因是什么。有个最简单也最受欢迎的理论,就是由个无所不在的暗能量,无论我们通过什么方法都无法侦测到,除了间接通过观察宇宙的膨胀才能证明其存在!