宇宙到底有多大？巨大的恆星或能解開這個謎團
2023-03-31 09:01:53 2
膨脹的宇宙
1929年，美國聞名天文學家埃德溫·哈勃根據他對宇宙中星系的遠離現象，提出了聞名的哈勃規律。他告知咱們：宇宙中的星系不僅在遠離咱們，並且退行速度與它們和咱們之間的間隔成正比。
從那個時候開始，人們關於宇宙的誕生也有了一個初步的猜想。經過宇宙脹大的現狀進行反推，會發現世界的初始狀態或許是集中在一起的一個點。當然了，科學家們並不是簡略地經過這種邏輯來進行剖析，相關的理論核算也告知咱們：世界很或許起始於一個奇點，然後在一次大爆炸中構成。
直到今天，宇宙仍然在脹大——當然了，這是暗能量所導致的。科學家們關於宇宙的脹大所了解的東西，其實相當有限。甚至關於世界的脹大速度，科學家們也遲遲給不出一個定論。哈勃規律指出：天體的退行速度等於天體和地球之間的間隔乘以哈勃常數。也便是說，直到現在，科學家們也不知道哈勃常數究竟是多少。
現在來說，科學家們總共找到了兩種比較可靠的辦法來核算哈勃常數。這看起來很不錯，由於這讓人覺得科學家們很有辦法。可是，科學家們卻為此非常困擾，由於這兩種辦法核算出來的成果居然不一致。這意味著，咱們根本不知道哪一種辦法得到的數據是正確的，或許更有甚者，這兩個都不是正確答案。
紅移法根據哈勃規律可以知道，假如咱們求出了公式中的另外兩項，就可以核算出哈勃常數。其間，遙遠星系的間隔，咱們可以經過Ia型超新星來進行觀測。這種超新星亮度非常高，甚至可以超過一個星系，並且它們的肯定亮度是固定的。因而，只要觀測到其視覺亮度，再經過其應有的肯定亮度，就能核算出它所在的星系和地球之間的間隔。
同時，當星系遠離咱們的時候，它宣布的光會呈現都卜勒效應，也便是向紅色方向偏移，這就叫做紅移。經過星系的紅移值，咱們就可以推測出它們和地球之間的相對速度。
經過星系和咱們的間隔以及退行速度，天文學家們就可以核算出哈勃常數，大約在71-75（km/s）/Mpc（註：Mpc是百萬秒間隔，約合326萬光年）之間。
世界微波布景輻射法
20世紀60年代，科學家們在世界中觀測到了一種重要的現象，那便是宇宙微波布景輻射。這是世界大爆炸的38萬年後留下的痕跡，記載著宇宙的早期前史，因而又被稱為大爆炸的餘暉。
世界微波布景輻射充斥在整個宇宙空間中，可是並非處處都完全相同。經過觀測，科學家們已經發現了不同方位上有溫度的細微差異。而這樣的溫度差別，便是來自於宇宙脹大速度的不同。
歐洲航天局的普朗克衛星便是專門進行這方面觀測的，經過對世界微波布景輻射的觀測數據，科學家們核算發現，哈勃常數大約是67-68（km/s）/Mpc。
第三種辦法
奇怪了，兩種辦法得到了兩種答案，究竟哪一種才是正確的呢？
看起來，咱們需要第三種辦法。假如新的辦法可以和上面的一種相符合，那麼就意味著咱們或許接近正確答案了。多年以來，科學家們一直在尋找其他丈量宇宙脹大速度的辦法，比如咱們從前介紹過的重子聲波振動（BAO）法。
最近，科學家們發現，宇宙中有一種天體或許可以協助咱們理解世界的脹大速度，這種天體便是J-區漸近巨星支（JAGB）。所謂的漸近巨星支，指的是一種進入到演化晚期的恆星。假如一顆恆星質量不足太陽的7倍，它就會在演化晚期進入到這個階段，脹大為紅巨星。
而JAGB則尤為特殊，它是一種特殊的紅巨星，其大氣中充斥著許多的碳元素。據剖析，JAGB很或許也有一個相對規範的亮度，也便是說，一切的JAGB亮度根本都是一致的。這樣一來，它們就像Ia型超新星一樣，可以成為世界的一把量天尺，協助咱們丈量它們所在星系的間隔。相同的，JAGB也非常明亮，也足以在遙遠的星系中脫穎而出，被咱們觀測到。
芝加哥大學的天體物理學家Abigail Lee指出：「經過此前經驗性的觀測，咱們發現這種恆星在不同的星系之間都有著固定的亮度。」這樣的發現令人非常振奮，她以榜首作者的身份將利用JAGB用於丈量宇宙脹大速度的辦法發表為論文。
你或許會問：假如是這樣的，那和紅移法也沒什麼差異啊。
看似如此，實則否則。
實際上，在剖析紅移法或許不準確的原因時，也有人提出一種觀念，那便是Ia型超新星未必滿足規範。假如世界中的Ia型超新星並不全都是同一個亮度，那麼用這種辦法丈量的星系間隔就根本不會準確。
因而，假如JAGB可以作為新的規範量天尺來協助咱們丈量星系的間隔，那將會大大有益於科學家們核算世界的脹大速度，進而了解咱們的宇宙究竟有多麼巨大。
不過，科學家們也指出：這種辦法現在還處於初始階段，因而還不太或許在短期內就成為咱們破解哈勃常數之謎的東西。在此之前，咱們還需要對這個辦法進行很多的檢查和驗證，保證它的可靠性。
Lee表明：「由於這個辦法相對來說還很新穎，因而本次項目的主要目的是確認它在精度和準確度上是否可以和其他間隔丈量規範分庭抗禮……咱們現在還沒有把握確認哈勃常數的準確數值，因而這項工作真的具有非常重要的意義，它將協助咱們接近現在宇宙學中最大的謎題。」
據介紹，她和她的團隊接下來將會對本星系團附近的沃爾夫-倫德馬克-梅洛特星系進行觀測和剖析，驗證這個辦法的可行性。假如驗證成果達觀，接下來就可以進行更遠的驗證，並終究用於解決最大的那個宇宙謎題了。
宇宙究竟有多大、它的脹大速度究竟有多快，這個秘密或許即將揭曉。
