导语:宇宙存在的时间十分久远,但是人们却能够得到宇宙的年龄,那么人们对于宇宙的年龄是如何进行计算的呢?宇宙已经存在了多长时间也是人们探索的问题,哈勃常数在人们研究宇宙的过程中发挥出了怎样的作用?

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宇宙的年龄‍

1、宇宙的年龄怎样计算

近代主流宇宙理论认为宇宙的年龄是138亿。这资料是怎么来的?也可以算作理论与观测的结合。没有人知道宇宙在上个世纪早期会膨胀。尽管他们观察到许多星系正在消失,一些天文学家说他们仍然处于推测原因的阶段。1927年,著名的天文学家勒梅特在一篇论文中提到了星系的消失与宇宙膨胀有关。星系在光谱中因宇宙膨胀而呈红色。这就是宇宙膨胀理论的萌芽,但还没有观测到的数据被证实

根据之前的研究,哈勃在1929年发表了一篇论文,给出了哈勃定律和计算公式,从此宇宙便成了膨胀的定音。宇宙正在膨胀,这意味着宇宙应该是热的,体积很小。测量宇宙的年龄,也就是计算宇宙早期的时间已经过去了多少年。“哈勃定律”中关键因素的倒数代表了从现在到现在所需要的时间,但这个数字是不准确的。根据暗能量的研究,我们最终得出宇宙的年龄是138亿。

2、宇宙已经存在多久

地球诞生了138亿年。根据先前的有关研究,宇宙可以持续1400亿年。假使如此,宇宙依然年轻。对于宇宙的未来,三种猜测代表了三个不同的结局:大裂痕,大崩溃,热沉默。巨大的裂隙和热寂的结束是令人悲伤的,宇宙将失去生命。关于大崩缩小的推测,有人认为,当大崩缩为较小体积时能量特别大,有可能再次引起大爆炸。所以宇宙会陷入循环。

天文数字表明,宇宙在137亿年前发生过一次大爆炸。但是最近物理网站上关于宇宙年龄只有114亿的报道。关于哈勃常数测量的新研究,和宇宙年龄有什么关系?宇宙空间比我们想象的要年轻吗?

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哈勃常数对于宇宙研究的作用‍

基于关键的数字——哈勃常数估算宇宙年龄。表征宇宙膨胀速度的哈勃常数对宇宙研究具有重要意义。但是,令人尴尬的是,迄今为止,我们还不能精确地确定哈勃常数,因为主流方法测量的哈勃常数差异很。它的值是以宇宙微波辐射为基础的。利用该方法,测量了宇宙微波背景辐射中重子振动的大小。用黑体宇宙模型代入计算哈勃常数为每秒67.8公里。

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以亚当·里斯为首的一组诺贝尔物理奖得主也得到了另外一个答案。其观测对象是内联超新星(由双星构成的超新星)和造父变星(光度和脉动周期直接相关)。天文学家也通过不断的研究计算出每秒74公里的哈勃常数。超新星绝对距离只能从两行星间的相对距离金星推断,而无法直接的测量到。

之后,一些科学家尝试用其它方式解决哈勃常数的争论,但是这个问题变得越来越复杂。七月份,来自美国芝加哥大学的研究团队使用红巨星作为烛光,获得了每公里69.8公里的哈勃常数——与之前的答案不一样。

德国马克斯普朗克研究所的InhJee,用一种全新的方法——重力透镜得到了一个新的答案:82km/s/Mpc。这是最近发表在《科学》杂志上的研究报告。因为目前数据量有限,总体分析误差较大,大约8km/s/s上下浮动。换言之,研究结果表明,哈勃的常数在每秒74~90米之间。以平均82km/s/s的速度计算,宇宙年龄只有14亿年,至少年轻于137亿年。

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宇宙膨胀与哈勃常数‍

宇宙哈勃常数与年龄。宇宙年龄与哈勃常数有什么关系?为何宇宙中哈勃常数越大?全宇宙在膨胀,每一秒都在改变。用函数a(t)来记下tt中的世界。值得一提的是,宇宙的非平均膨胀——大约50亿年前,宇宙开始加速膨胀,即宇宙最初的减速膨胀。就是说,a(t)对时间的微分不是常数

要得到哈勃常数,就需要确定宇宙的大小(即空间距离),以便从哈勃参数得到哈勃常数。但是,在天文学上,只能确定红色运动,不能确定距离。所以,天文学家的一个主要任务就是确定红色运动与距离的函数关系,类似于分析化学中常用的标准曲线。用这条曲线,你就能通过红移测定宇宙中星星的距离。最近的研究显示,InhJee等人用重力透镜绘制标准曲线。

1919年,由爱丁顿领导的日全食检查表明,爱因斯坦在建立了广义相对论之后,地球的引力会弯曲光线。引力场就像镜子一样。一些高质量星系可以作为宇宙的镜像系统。对透镜而言,还需要适当的光源。研究者们选择了两颗恒星(宇宙中最亮的物体,它们的光可能是由一个中心的大质量黑洞吸收周围的物质所致),Z=0.295(距离地球大约38亿光年)和Z=0.6304(距离地球大约75亿光年)。使用两个重力镜测量光源距离。

所以,它们采用了被称为延迟透镜的特殊效果。洛杉矶加利福尼亚大学天体物理学系的博士后丁旭恒告诉《全球科学》:在强重力透镜系统中,光源(类星体或超新星)发出的光线被吸引,形成各种图像,在不同时间到达地球。天文学者通过对地心引力镜头图像的分析,来测量光源、镜头到地球的距离。

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结语:宇宙也是有年龄的,虽然宇宙的年龄比地球的年龄更久,但是人们对于宇宙年龄的计算也有着属于自己的方法,哈勃常数在人们研究宇宙的过程中发挥出了极大的作用,宇宙中的诸多变化都能够借助哈勃常数解释。