爲什麼說宇宙的年齡大約有100-200億年
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爲什麼說宇宙的年齡大約有100-200億年,目前公認的關於宇宙形成的理論是宇宙大爆炸,該理論認爲宇宙起源於極小的一點,然後從這一點開始發生了爆炸,逐漸形成了現在的宇宙,這個時間已經過去了137億年左右,爲什麼說宇宙的年齡大約有100-200億年。下面更深度來了解一下
爲什麼說宇宙的年齡大約有100-200億年1
所謂“宇宙的年齡”,就是宇宙誕生至今的時間。可是誰知道宇宙誕生於什麼時候呢?我們不能重現它的過去,但卻可以從它的現在推知它的過去。美國天文學家哈勃發現:宇宙誕生以來一-直在急劇地膨脹着,這就使天體間都在相互退行,並且其退行的速度還與距離成正比。這個比例常數就叫“哈勃常數”。而它的倒數就是宇宙年齡。只要測出了天體的退行速度和距離,就測出了哈勃常數。顯然,測得的哈勃常數越大,宇宙年齡就越小。
原則是簡單的,但得出的結果卻相去甚遠,大致在100-200億年的範圍內衆說不一。爲什麼?這是因爲天體退行速度的測定通常由紅移取得,比較一致,而天體距離的測定就各顯神通了。
通常是以測定某個星系中“造父變星”來推知星系的距離的,但它只適用於近距星系。用此法測得宇宙年齡約200億年。而這種方法對遙遠星系卻不適用,但要精確地測定退行速度,遙遠星系則更合適。如何測定它們的距離呢?一 是利用比“造父變星”更亮的“行星狀星雲”,二是利用超新星爆炸。用這些方法得出的宇宙年齡爲80-120億年。有人認爲早期的宇宙膨脹比現在快,這樣推得的宇宙年齡只有60-70億年。但低值宇宙年齡的正確性值得懷疑,因爲作爲宇宙組成部分的球狀星團的年齡至少已有130億年。宇宙年齡的最高推測值競有340億年,其根據是宇宙膨脹的不均衡性。
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浩瀚無垠的宇宙似乎總是那麼神祕莫測,從古到今人類不斷探索宇宙形成之謎,當然這同時也包括了宇宙年齡的推算,那麼何爲宇宙年齡,簡單來說宇宙年齡也就是宇宙從某個特定時刻到現在的時間間隔。
在通常演化的宇宙模型裏,宇宙年齡指宇宙標度因子爲零起到時刻的時間間隔。通常哈勃年齡是宇宙年齡的上限,可以作爲宇宙年齡的某種度量,如果根據大爆炸宇宙模型推算那麼宇宙年齡大約138.2億年。
歐洲空間局的普朗克探測器已經捕捉到宇宙微波背景輻射的全景圖,這些“遊蕩”在宇宙中的最古老“光線”記錄了關於宇宙誕生時的奧祕,這些信息有助於科學家確定宇宙的年齡到底是多少。
年齡可能只是一個數字當如果涉及到宇宙的年齡,就是一個非常重要的問題,根據科學家探測的宇宙年齡爲138.2年,宇宙年齡的調查可以與一些最古老的恆星發現聯繫起來,宇宙中出現的第一批恆星大約在7億年左右其壽命非常短,它們是宇宙中的第一縷光線之源。
我們知道恆星的生命週期在於其質量,科學家發現質量越大的恆星其燃燒的生命越短,比如質量是太陽10倍的恆星可以支持大約2000萬年的燃燒,然而一顆質量僅爲太陽質量一半的恆星可以燃燒大約200億年,其遠遠超過了當前宇宙的年齡,恆星的質量不僅與恆星的壽命有關,還與其亮等有關,質量較大的恆星一般都非常“明亮”。
宇宙有一種天體被稱爲球狀星團,這裏是一羣恆星的聚集地,科學家已知最古老的球狀星團大約爲110億年至180億年之間。
萬事萬物都是在不斷運動變化和發展着的,我們生活的宇宙同樣也不會例外,宇宙也不是平坦的,也不是不變的,宇宙悄悄正是處於加速膨脹之中,如果膨脹的速度可以知道,那麼我們就能推算出宇宙的初始年齡。
因此一個被稱爲哈勃常數的數字顯得非常重要,但是有許多因素作用着這個常數值,比如宇宙物質的類型,科學家必須確定物質與暗物質的比值,而且密度也是作用因素。
爲了確定這些參數,美國宇航局威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和歐洲航天局的普朗克探測器都在爲此進行調查,通過探測宇宙大爆炸遺留下來的輻射信息來確定宇宙的密度、組成和膨脹速率。2012年,威爾金森微波各向異性探測器估算的宇宙年齡爲137.72億年,並且有大約5900萬年的誤差,2013年普朗克探測器計算的宇宙年齡爲138.2億年。
直到最近美國宇航局公佈了探測器拍到的宇宙“嬰兒期照片”,爲宇宙大爆炸理論提供了新的依據。根據這張照片,科學家還精確地測量出了宇宙的實際年齡是137億年。
這張珍貴的`照片是美國宇航局科學家通過威爾金森各向異性微波探測器經過一年時間的觀測獲得的結果。照片中包含了許多令人震驚的信息,爲支持宇宙大爆炸和宇宙膨脹理論提供了新的依據,同時爲揭開暗能量之謎指引了道路。據有關人士估計,這項成果是近幾年宇宙研究中最重大的發現之一。
美國宇航局的科學家說這張照片中可以觀測到的輻射是一種電磁波,它充滿了整個宇宙,電磁波里包含的微觀模型信息,顯示了形成星系以及我們周圍一切結構的萌芽的特徵。這次公開的宇宙“嬰兒期照片”清晰地顯示了這個遺蹟的存在,有力地支持了宇宙大爆炸理論。
與此同時它也告訴我們有關宇宙的各種信息,這張照片有兩種用途,一它不僅告訴我們宇宙的過去,還可以據此預測宇宙的將來,另外圖片還顯示宇宙中最早的恆星誕生於宇宙大爆炸發生的2億年後,這比許多科學家認爲的要早很多。
報有關道稱根據這張照片科學家還精確地測量出了宇宙的實際年齡是137億年,誤差不超過百分之一,另外圖片中包含的信息還將幫助人們進一步瞭解佔宇宙成分百分之七十三的神祕暗能量的性質。科學家表示,對宇宙微波背景輻射的研究還將持續三年,相信在這個領域的探索會繼續對宇宙膨脹理論和暗能量的研究做出貢獻。
於是天文學家們隨即給出了有關宇宙膨脹速度迄今最爲精確的測量值。一個科學家小組使用美國宇航局斯皮策空間望遠鏡進行的最新測量顯示,宇宙的膨脹速度約爲46英里(74公里)每秒·每百萬秒差距(更精確的數值爲:74.3±2.1 (km/s)/Mpc)。
這個精確的數值說明了什麼,中國科學院院士、紫金山天文臺專家陸埮近日接受記者採訪時表示,這個數值說明由於宇宙暗能量物質影響,宇宙膨脹速度正在加快,而宇宙年齡也有望再次更新。
精確的測量值對於確定宇宙的年齡和大小極爲關鍵,1929年美國天文學家哈勃利用當時世界上最大的望遠鏡——加利福尼亞威爾遜山望遠鏡,首先發現宇宙正處於不斷膨脹之中,並且這種膨脹自從宇宙誕生以來就已經開始了。
按照1929年的數據,推算出宇宙的年齡比地球還小,相當於老子比兒子年輕,這肯定是錯誤的。之後這一數值不斷被修正,不過最近10多年來,這一數值的修正基本都是微小的變動。
宇宙在膨脹是衆所周知的,但是它究竟是在加速還是減速膨脹,這個問題應該說一直以來都是有分歧的,人類一直認爲宇宙是在減速膨脹的。這是因爲科學家認爲天體之間有萬有引力,萬有引力是一種阻力,這就像天體之間被彼此拉住,膨脹的速度會變慢。
但是10多年前科學家們通過觀測超新星發現,宇宙膨脹的速度是在增大的,這一發現與人們的一般概念正好相反。“根據現有的研究推斷,這跟宇宙當中的暗能量物質有關,與普通物質和暗物質遵循萬有引力不同,暗能量物質不是常見物質,這種物質解釋了和萬有引力相悖的排斥力。”
最新的測量數據將此前由哈勃空間望遠鏡進行的一項類似觀測的精確度提升了3個數量級,將該數值的不確定性範圍降低至3%以內,這是對於宇宙學測量領域無疑是一次重大飛越。
天文學家們還表示此次最新精確化的這一數值是74.3±2.1(km/s)/Mpc,其中1百萬秒差距約相當於300萬光年,由這項發現獲得的數據,科學家們希望藉此對宇宙中最大的未解謎團之一的暗能量物質進行一次獨立的測量。
從宇宙尺度上看,暗能量物質幾乎是關係到了宇宙的和它的命運,暗物質構建起了宇宙的基本架構。而與此同時,暗能量則是一種神祕的力量,它正推動宇宙加速膨脹。所以這一最新數據的出現,也許讓我們正一步步靠近謎團背後最準確的答案。
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