發(fā)布時間：2022-01-09 11:58

　　<正>燦爛的星空總能喚起人們各種遐想:浩瀚的宇宙到底有多浩渺?閃爍繁星如何鑲嵌在這宇宙之中又如何運動?宇宙的幾何形狀如何?幾千年來,從古老的最高智慧到現(xiàn)代最精密的儀器和設(shè)備都始終為回答這些帶有明顯哲學(xué)性質(zhì)的自然科學(xué)命題付出著無限的熱情和努力:正當快要接近答案時,它卻又戲劇般地飄然而去,其中充滿了從渴望、 

【文章來源】：現(xiàn)代物理知識. 2020,32(04)

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

(a)美國女天文學(xué)家H.Leavitt,在20世紀第1個10年發(fā)現(xiàn)了造父變星和周期-光度關(guān)系，奠定了宇宙學(xué)研究的觀測工具；(b)周期-光度關(guān)系動畫圖；(c)存在兩類造父變星，兩者的相關(guān)性

圖1 (a)美國女天文學(xué)家H.Leavitt,在20世紀第1個10年發(fā)現(xiàn)了造父變星和周期-光度關(guān)系，奠定了宇宙學(xué)研究的觀測工具；(b)周期-光度關(guān)系動畫圖；(c)存在兩類造父變星，兩者的相關(guān)性一般來說單一造父變星的測量精度大約在10%左右，依賴于觀測波段以及金屬豐度等因素。雖然“造父變星”只能測量一億光年以內(nèi)的天體距離，它仍然是目前最為精確的量天尺，特別是在距離階梯校準中起著“不可替代”的作用，也依然活躍在鄰近宇宙學(xué)前沿。但毫無疑問，它已不能滿足天文學(xué)家對宇宙結(jié)構(gòu)和動力學(xué)的熱切求知欲了。

幸運的是，以著名的錢德拉塞卡(S.Chandrasekhar)白矮星質(zhì)量極限為理論基礎(chǔ)，A.Sandage在20世紀60年代就認為Ia型超新星可以作為“標準燭光”。但是直到大約30年后，他的同事M.Phillips才發(fā)現(xiàn)標準化后的Ia型超新星方可作為精確的標準燭光使用，為測量更遠的宇宙學(xué)距離打開了新大門。Ia型超新星爆發(fā)前是密近雙星中的一顆子星，在演化末期形成由碳、氧組成的白矮星。當它們從伴星吸積物質(zhì)超過錢德拉塞卡極限(約為太陽質(zhì)量的1.44倍)后，白矮星中由于泡利不相容原理而產(chǎn)生的電子簡并壓將不再能夠抗衡引力，引起瞬間的塌縮和爆發(fā)。由于發(fā)生坍縮的臨界質(zhì)量是固定的，Ia型超新星的光度基本接近，約為太陽光度的100億倍，可以作為標準燭光測量數(shù)十億光年的距離。1998年，超新星宇宙學(xué)計劃和高紅移超新星搜尋兩個團隊公布了他們利用超新星測量的距離——紅移關(guān)系，發(fā)現(xiàn)一定紅移處的超新星比預(yù)計的更暗，換句話說，宇宙過去的膨脹速度比當今要慢，宇宙正在加速而非減速膨脹!這項發(fā)現(xiàn)進一步表明宇宙中存在著某種未知的斥力，稱之為“暗能量”。兩個團隊的中S.Perlmutter,B.Schmidt和A.Riess也因該發(fā)現(xiàn)在13年后獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。圖4 宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)者(a);21年前超新星測量結(jié)果，距離模數(shù)測量顯示出宇宙加速膨脹現(xiàn)象(4)(5)(b)


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