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摘要:请继续阅读关于万物开始的一些最令人费解的发现。哈勃发现在遥远的星系红移与距离成线性关系,表明宇宙不是静止的。这意味着弦理论,假设宇宙是由微小的振动弦组成,并预测至少10个微小的维度,仍然可能是真的。太空望远镜的测量结果表明,宇宙的膨胀速度比先前观测到的要快9%。据美国宇航局称,在大爆炸期间和之后不久,可能有三次独立的暗能量“爆发”。最后一次暗能量爆发可能解释了当今宇宙加速膨胀的原因。
大约在138亿年前,我们所知的宇宙开始了。这个被称为大爆炸的时刻,正是太空本身迅速开始膨胀的时候。在大爆炸时代,可观测的宇宙(包括至少2兆个星系的物质),适合于一个不到一厘米的空间。现在,可观测的宇宙直径为930亿光年,并且还在膨胀。关于大爆炸有很多问题,特别是关于它之前发生了什么(如果有的话)。但科学家确实知道一些事情。请继续阅读关于万物开始的一些最令人费解的发现。
宇宙正在扩展(科学图片库/Getty)直到1929年,宇宙的起源完全被神话和理论所笼罩。但那一年,一位名叫埃德温·哈勃(Edwin Hubble)的有进取心的天文学家发现了关于宇宙的一些非常重要的东西,这些东西将开辟理解宇宙过去的新途径:整个宇宙正在膨胀。哈勃通过测量被称为红移的东西发现了它,这是在遥远的星系中向更长的红色波长的光的转变。(离物体越远,红移就越明显)。哈勃发现在遥远的星系红移与距离成线性关系,表明宇宙不是静止的。它正在扩张,无处不在,一下子。根据美国宇航局的数据,哈勃能够计算出这种膨胀的速率,这个数字被称为哈勃常数。正是这一发现使科学家们得以推演并推测宇宙曾经被塞进一个微小的点。他们把它膨胀的第一刻称为大爆炸。[从大爆炸到现在:我们的宇宙通过时间的快照]
宇宙微波背景辐射(NASA/WMAP科学团队)1964年5月,贝尔 ... 实验室的研究人员阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊正在新泽西州建造一个新的无线电接收器。他们的天线一直在接收一种奇怪的嗡嗡声,这种声音似乎来自任何地方。他们认为设备里可能有鸽子,但移走巢穴什么也没做。他们也没有试图减少干扰。最后,他们意识到他们在收集一些真实的东西。他们发现的是宇宙的第一道光:宇宙微波背景辐射。这种辐射可以追溯到大约38万年前的大爆炸之后,那时宇宙终于冷却到足以让光子(构成光的波状粒子)自由移动。这一发现支持了大爆炸理论,支持了宇宙在第一瞬间膨胀速度超过光速的观点。(这是因为宇宙背景是相当均匀的,暗示着从一个很小的点一下子一切都在平稳地扩展。)
天空地图(美国宇航局)宇宙微波背景的发现打开了一扇了解宇宙起源的窗口。1989年,美国宇航局发射了一颗名为“宇宙背景探测器”(COBE)的卫星,它测量了背景辐射的微小变化。根据美国宇航局(NASA)的说法,结果是一张宇宙的“婴儿照片”,显示了膨胀宇宙中的一些最初密度变化。这些微小的变化可能产生星系和空隙的模式,被称为宇宙的星系网络,我们今天在宇宙中看到的。
膨胀的直接证据(美国宇航局/喷气推进实验室)宇宙微波背景也使研究人员找到了膨胀的“冒烟枪”——大爆炸时发生的比光还大的膨胀。(尽管爱因斯坦的狭义相对论认为没有什么东西比光更快穿过空间,但这并不是一种违反;空间本身也在扩大。)2016年,物理学家宣布,他们在一些宇宙微波背景中探测到了一种特殊的极化或方向性第二天。这种极化被称为“B型极化”。B型极化是第一次直接证明来自大爆炸的引力波。引力波是在空间中的大质量物体加速或减速时产生的(有史以来第一次被发现是由两个黑洞的碰撞产生的)。B模式为直接探测早期宇宙的膨胀提供了一种新的 ... ——也许还可以找出是什么驱动了它。[9关于黑洞的想法会让你大吃一惊]
到目前为止还没有额外的维度引力波发现的一个结果是,它允许科学家们在通常的三个维度之外,寻找额外的维度。根据理论家的观点,引力波应该能够穿越未知的维度,如果这些维度存在的话。2017年10月,科学家探测到两颗中子星碰撞产生的引力波。他们测量了波浪从恒星传播到地球所需的时间,没有发现任何额外的空间泄漏迹象。这一结果发表在2018年7月的《宇宙学和天体粒子物理学杂志》(Journal of Co ... ology and Astroparticle Physics)上,表明如果存在任何其他维度,它们都是微小的——它们将影响宇宙中小于1英里(1.6公里)大小的区域。这意味着弦理论,假设宇宙是由微小的振动弦组成,并预测至少10个微小的维度,仍然可能是真的。
膨胀加速。. . "(NASA/JPL Caltech)物理学中最奇怪的发现之一是宇宙不仅在膨胀,而且还在加速膨胀。这一发现可以追溯到1998年,当时物理学家宣布了几个长期运行的项目的结果,这些项目测量了被称为Ia型超新星的特别重的超新星。这一结果(2011年获得诺贝尔奖的研究人员索尔·帕尔穆特、布莱恩·施密特和亚当·G·里斯)揭示了这些超新星中最遥远的地方发出的弱于预期的光。这微弱的光表明空间本身正在膨胀:宇宙中的一切都在逐渐远离其他一切。科学家称这种膨胀的驱动力为“暗能量”,一种神秘的引擎,可以占宇宙能量的68%。这种暗能量似乎对使宇宙起源的理论与目前正在进行的观测相吻合至关重要,例如美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)所做的观测,哈勃望远镜于2019年4月发布的最新结果
甚至比预期的
(美国宇航局、欧空局、A.Riess(STScI/JHU)和帕洛玛数字化天空调查)还要快,这加深了宇宙膨胀的谜团。太空望远镜的测量结果表明,宇宙的膨胀速度比先前观测到的要快9%。根据美国国家航空航天局的数据,对于星系来说,距地球每330万光年的距离比每秒46公里(每秒74公里)的速度要快得多。为什么这对宇宙的起源很重要?因为物理学家们肯定漏掉了什么。据美国宇航局称,在大爆炸期间和之后不久,可能有三次独立的暗能量“爆发”。这些爆发为我们今天看到的情况奠定了基础。第一个可能已经开始了最初的膨胀;第二个可能发生得快得多,就像一只沉重的脚踩在宇宙的气体踏板上,导致宇宙膨胀得比以前想象的要快。最后一次暗能量爆发可能解释了当今宇宙加速膨胀的原因。这些都还没有被证实。但是科学家们正在寻找。德克萨斯大学奥斯汀麦克唐纳天文台的研究人员正在使用一种新升级的仪器,霍比埃伯利望远镜,直接寻找暗能量。这个项目,爱好EbBee望远镜暗能量实验(HeDEX),正在测量星系中微弱的光。
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