|
导语
人类对宇宙膨胀的认知源自近一个多世纪前,宇宙大爆炸理论成为主流,但是不同测量方法得出的宇宙膨胀速率存在显著差异,这亦是“哈勃张力”存在的原因。
而最新的一项研究甚至提出可能存在直径930亿光年的空洞,这似乎也在向人类展示宇宙模型存在着巨大的疑问。
那么,这一空洞到底来源于何处?
宇宙的真相又是什么呢?
宇宙大爆炸。
1927年,美国天文学家哈勃根据他的观测发现宇宙正在不断的膨胀,并创立了哈勃定律,从此人们对宇宙的理解发生了翻天覆地的变化。
哈勃根据眼中的星光,通过测量星系的红移来发现宇宙膨胀的存在。
此时的哈勃的星系谱观测并不是为了观察距离遥远的星系发出的光,而是通过测量星系发出的光谱中出现的黑线来研究星系内部物质的构成。
这样的一种观测手段被称为星系谱。
根据多普勒效应,哈勃发现通过地球望远镜中拍摄到的星系的光谱中,大部分黑线相比于实验室内测量的黑线光谱出现了偏红。
同理,少量黑线出现了蓝移。
而根据光的频率与波长的关系,频率越高,波长越短,光谱就向蓝端移动。
因此,星系的光谱偏红,就表示远离地球的星系正在离开地球,并且往外扩张。
因此就此得出宇宙正在不断的膨胀这一结论。
此后,人们还根据哈勃的红移定律,发现只要是不是太近的星系及星系团,都会满足“近邻星系的红移速度与距离呈线性关系”,这一关系还很好的描述了星系运动的宏伟规律。
而且根据哈勃关于宇宙膨胀的观测,宇宙膨胀的速度大于脱离引力的速度,这就使人们很容易就想到了宇宙有一个从一点瞬间膨胀出来的“始端”。
因此人们根据哈勃的观测数据,发展出“宇宙大爆炸”理论。
根据这一理论,早期的宇宙非常炽热,是一个巨大的高温等离子体,温度外高,中心低,热能和光能以及其他形式的能量在宇宙中以电磁波的方式传递,并且以很低的能量粒子碰撞频率相互作用。
这样的粘度非常大,因此这些能量并不能在宇宙中迅速传播,宇宙中的光能和热能集中在一起,引力也随之增强,这样就会形成一个“始端”,宇宙会逐渐膨胀开来。
从而逐渐淡化宇宙中的“暗能量”,使得宇宙中的物质在微观层面增加了相互作用的时间,从而让宇宙变得更加丰富多彩。
哈勃常数的差异。
自从哈勃提出宇宙正在膨胀的理论之后,由于当时的观测水平并不发达,哈勃的研究成果受到了很多质疑。
直到1965年,美国天文学家佩内茨和威尔逊根据观测到的宇宙微波背景辐射的温度差异,为宇宙大爆炸模型提供了有力的证据。
只有宇宙大爆炸才能解释宇宙微波背景辐射存在的温度差异。
并且,根据这一理论,宇宙的起源是由于“始端”产生的,宇宙从始端开始就在不断的膨胀,但是始端的大小足够小,因此宇宙的年纪同样也是非常大的,介于130亿年和140亿年。
因此人们将宇宙大爆炸理论奉为圭臬。
然而,从20世纪80年代开始,人们对哈勃常数的测量越来越精准,也逐渐发现不同的测量方法下所得到的哈勃常数存在巨大的差异,从而带来了“哈勃张力”。
哈勃常数的大小决定了宇宙的膨胀速率。
简单来说,哈勃常数是一种宇宙膨胀速率的比值,即哈勃常数越大,宇宙膨胀速度越快。
目前主流的宇宙学模型认为,哈勃常数的值应该约为70千米每秒每兆秒。
在现代宇宙学中,哈勃常数被广泛的用于描述测量到的宇宙膨胀速率,并且还被用于研究宇宙恒星以及其它天体的运动状况。
现今关于哈勃常数的测量方法主要可以从两个方面进行,其中一个是基于宇宙微波背景辐射的观测,另一个是根据恒星的颜色以及光谱线的测量。
在宇宙微波背景辐射的观测中所得到的哈勃常数约为67千米每秒每兆秒。
而基于Ia型超新星的观测,所测量的哈勃常数约为74千米每秒每兆秒。
相比于主流哈勃常数,这两种观测方法得到的哈勃常数都出现了较大的偏离。
近年来的研究发现,地球所在的银河系似乎是处于一个直径约930亿光年的“空洞”中,这使得哈勃常数失去了对于远离我们的星系的精确描述。
因此决定对银河系附近的恒星重新进行哈勃常数的测量。
银河系似乎躲在空洞中。
最新一项研究是由美国一所大学所组成的研究团队完成的。
他们采用了一种新的模拟方法,将太空的星系建模成一个直径930亿光年,中心温度低于宇宙中物质密度平均水平15%的空洞,并且利用模拟软件对其进行了数百万次星系的运动轨迹模拟。
研究发现,当将银河系的位置放在这个“空洞”中时,它所处的位置就能比较好的解释目前哈勃观测到的星系的运动状态。
但是如果将银河系放在其他位置,哈勃的观测数据就无法进行较好的解释。
这也意味着哈勃常数无法很好的描述银河系所在的位置以及距离银河系较远的星系的运动状态,因此银河系似乎处于这一直径930亿光年的“空洞”中。
这一直径930亿光年的“空洞”被命名为“本地空洞”。
人们对于“本地空洞”的假设是源自于宇宙中存在大量的辐射物质,这些辐射物质随着宇宙的膨胀而不断的远离,从而使宇宙变得稀薄,这就形成了所谓的“空洞”。
然而,根据目前的研究,这一“空洞”并不受辐射物质的影响,其密度低于宇宙平均水平,因此其造成的“空洞”效应,几乎是不存在的,这也使得“本地空洞”的来源变得扑朔迷离。
除此之外,还有科学家提出一个更为激进的假设,那就是宇宙是一个巨大的黑洞。
这一观点的支持者认为,宇宙中的一切都是由于“始端”产生,并且宇宙也是由于“始端”产生的,因此宇宙与一个巨大的黑洞没有本质区别,人类发现的所有自然规律都仅仅只是宇宙的一部分。
因此,人类根据这些自然规律也不可能知道宇宙到底是什么,而且宇宙中的一切都在不断的被黑洞吞噬,这与巨大的黑洞所带来的效应是一样的。
因此人们现在对于宇宙本身,宇宙发展的未来状况等等了解的都是宇宙的“表面化”,目前宇宙学中有很多的谜团都无法解释。
为了解决这些谜团,人类需要不断的进行探索。
结语
人类目前对于宇宙的认知仍然处于起步阶段,因此对于这些谜团也无法解释清楚,不过这并不妨碍人类对宇宙的探索。
毕竟,这个世界上没有办法解释的事情还有很多,重要的是继续前行的脚步。
希望有朝一日人们能够解开这些困扰着人类的谜团。 |
|