因此,對於宇宙確實在膨脹的原因,我們通常的反應是,參考框架中所有事物的相對加速度。但是假設宇宙中有一箇中心品質體,那麼更近於它的物體會不會更快地加速,從而產生同樣的相對加速度嗎?哪些證據會證明這種可能性無效?
先解釋一下天文學家是如何知道宇宙正在膨脹的。我們需要研究的概念是遙遠星系的速度,而不是加速度。
哈勃是如何發現宇宙膨脹的?
在這裡,我們參考了之前在另一篇文章中提供的關於宇宙膨脹的資訊,
從20世紀20年代開始,埃德溫·哈勃利用威爾遜山上的100英寸望遠鏡,利用宿星變星作為距離指標測量星系距離。哈勃還研究了星系的光譜,發現除了最近的星系外,其他星系的光譜都有多普勒紅移。多普勒紅移告訴我們,一個天文物體正在遠離我們。較大的紅移表示較大的衰退速度,或移動速度更快的物體。
哈勃繪製星系的衰退速度與距離時,他發現了一個線性關係。更遙遠的星系似乎正以更快的速度離我們遠去。天文學家稱這張圖為哈勃圖或哈勃定律。
哈勃隨後推斷出造成這種影響的原因:宇宙正在膨脹。哈勃圖的斜率稱為哈勃常數,它能告訴天文學家宇宙膨脹的速度,使天文學家能夠在宇宙大爆炸模型的背景下計算出宇宙的年齡。天文學家還利用哈勃定律計算距離我們非常遙遠的星系距離,從它們測得它們的紅移。
注:哈勃在發現宇宙正在膨脹時測量了衰退速度而不是加速度)
為了讓哈勃定律具體化,從而告訴天文學家為什麼宇宙正在膨脹,你可以在氣球上畫一堆點。然後一邊看點,一邊吹氣球。從任何給定點的有利位置來看,所有其他點似乎都會隨著較遠的點更迅速地移開而移動。氣球上的繪製點之間會明顯的顯示出衰退速度與其距離,它將給出一個與哈勃圖非常相似(在更小的尺度上)的圖形。
我們已經建立了一些關於這個主題的背景,現在讓我們回到我們的讀者的具體問題 - 但保持氣球在手!
埃德溫·哈勃在1931年的正式肖像照片圖片信用:約翰·哈格邁爾。
宇宙有中心點或品質嗎?
現在,當你吹起氣球時,想想:氣球表面有一箇中心點嗎?
請注意,從任一點中測量衰退速度都會產生相同的結果。氣球表面沒有特殊的中心點。氣球的中心實際上是在氣球內,而不是在氣球的二維表面上。
三維宇宙也沒有中心。因此,宇宙中沒有中心品質。
我們的太陽系和銀河系都有中心點。太陽系的中心品質是太陽,銀河系中有一箇中心黑洞。但是,整個宇宙是沒有相應的中心點或品質的。
遙遠的星系正在加速嗎?
請注意,不是遙遠星系的加速告訴我們宇宙正在膨脹。相反,正是這些遙遠星系的衰退速度告訴了我們宇宙正在膨脹,因為距離較遠的星系具有更大的衰退速度。
天文學家沒有測量遙遠星系的任何加速度(定義為速度的任何變化)。這種測量將需要很長的時間。然而,有一個著名的發現可能會使人對遙遠星系的加速度產生混淆。
哈勃圖的斜率告訴了天文學家宇宙膨脹的速度。坡度越陡,宇宙膨脹得越快。此斜率只是一種大致估計,並不能完全的隨著時間進行恆定。2011年諾貝爾物理學獎授予給了索爾·珀爾穆特、布賴恩·施密特和亞當·里斯,因為他們發現了宇宙正在加速膨脹的速度。但是如果用它來計算遙遠星系的速度,那麼這個結果與哈勃圖的斜率數是有所不同的。
宇宙膨脹的速度正在加快,但單個星系並沒有加速。天文學家不知道是什麼原因導致了這種加速。他們稱之為"暗能量",但他們也不知道暗能量到底是什麼。
宇宙膨脹:關閉說明
天文學家們知道宇宙正在膨脹,因為哈勃觀測到更遙遠的星系有較大的衰退速度。宇宙正在膨脹的事實並不要求宇宙有一箇中心點或中心品質。天文學家觀測到單個星系的衰退速度沒有變化;因此,單個星系沒有加速。但是,整個宇宙的膨脹速度正在加快。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.零度星系- decodedscience-阿雨
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