51区未解之谜网

未解之谜与世界之最,猎奇文章

首页 > 世界奇闻 > 暗物质是如何影响宇宙大爆炸的?来看看天文学家怎么说?

暗物质是如何影响宇宙大爆炸的?来看看天文学家怎么说?

时间:2020-03-23 13:23:07 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

永无止境的竞争:膨胀与引力也许上一代人对宇宙最伟大的发现是在20世纪末,当时我们发现了宇宙中最令人不安的事实之一:随着时间的推移,遥远的星系不仅远离我们,而且加速远离我们。超新星宇宙学项目和高z超新星搜索小组发现的宇宙加速膨胀获得了2011年诺贝尔物理学奖,但这是宇宙中最奇怪和最无法解释的现象之一。问题是宇宙并不总是像这样加速远离我们。几十亿年来,膨胀的速度已经放缓,对于一个100亿年前的活人来说,宇宙似乎要崩溃了让我们看看发生了什么以及我们是如何知道的。

在20世纪20年代,四个证据——三个观察证据和一个理论证据——结合起来告诉我们宇宙正在膨胀。他们是:

发现夜空中的螺旋星云实际上是一个星系,或“岛屿宇宙”,它位于银河系之外,拥有数十亿颗恒星灶神星银对这些星系红移和蓝移的测量决定了这些星系远离我们(红移)或靠近我们(蓝移)的速度,而且它们中的大多数都远离我们。埃德温·哈勃和他的助手米尔顿·胡马森测量了这些星系的距离。观测和滑翔机显示了一种清晰的关系:平均来说,星系离我们越远,它离我们越远。最后,爱因斯坦的广义相对论带来了理论上的巨大飞跃:人们意识到,除非宇宙膨胀或收缩,否则宇宙中所有方向上密度大致相等的星系将是不稳定的。

这导致了一幅早在1929年的宇宙图,当时宇宙比现在更热、密度更大、膨胀速度更快。随着时间的推移,宇宙变得越来越冷,密度越来越大,膨胀越来越慢。

如果你在大爆炸的背景下思考,这是有意义的想象一下,大爆炸是一场伟大宇宙竞赛的开始。一方面,这是一场初始扩张速度惊人的比赛;另一方面,这是一场万有引力的竞赛,它能把一切拉回到一起。你可以很容易地想象三种不同的可能性,每一种都将给宇宙带来不同的命运:

大挤压也许最初的膨胀速度非常快,但随着时间的推移,重力的作用变得更强。扩张会放缓,然后停止。宇宙将达到它的最大尺寸,然后开始收缩最后,它本质上将是大爆炸逆过程中的一次崩溃,冰冷而无声。这是相反的情况:膨胀开始得非常快,重力会使它变慢,但这不足以阻止它。扩张将以极快的速度永远持续下去。尽管重力一直在减缓它,但它从未成功阻止它。这种情况被称为宇宙的热沉默或冷沉默。临界宇宙另一种可能是你处在两者的边缘。膨胀率和重力彼此完全平衡。膨胀率随着时间的推移而减缓,并逐渐接近零。如果此时宇宙中只有一个或多或少的粒子,你会得到上面的第一个或第二个场景,但是粒子不在那里。这种“临界宇宙”的情况将导致你能想象的最慢的热寂。在199亿年的时间里,这种严峻的形势似乎正在取得胜利。你看,当你生活在宇宙中观察不同的星系时,你不仅可以测量今天的膨胀率,还可以通过观察更远的星系来测量宇宙历史早期的膨胀率。

所以几十亿年来,确切地说,大约70亿年来,我们生活在一个关键的宇宙中。膨胀从辐射(光子和中微子)开始,然后冷却到足以让物质(包括正常物质和暗物质)占据主导地位随着宇宙的膨胀,物质的密度降低,因为物质的密度只是质量(常数)除以体积(增加)

但是在某个时刻,物质的密度下降到如此低的值,以至于对宇宙能量密度的另一个更微妙的贡献开始出现:暗能量在大约70亿年的时间里,暗能量的价值达到了总能量密度的百分之几。当宇宙达到78亿年时,暗能量密度达到了一个非常重要的值:宇宙总能量密度的33%。这是一个非常重要的值,因为在一个充满物质的宇宙中,这是导致通货膨胀率开始加速所必需的暗能量!

从那时起,大约60亿年前,物质密度持续下降,而暗能量保持不变。目前,暗能量约占宇宙总能量的68%,物质总能量约为32%(暗物质占27%,正常物质占5%)在未来,随着时间的推移,物质的密度将继续下降,而暗能量的密度将保持不变,这意味着暗能量将变得越来越占主导地位。

对于单个星系来说,这意味着从我们的角度来看,在大爆炸的瞬间,一个从我们身边迅速消失的星系在最初的78亿年里将以较慢的速度下降。到那时,衰退的速度将停止放缓,并将在短时间内保持不变。从那时起,它将加速。随着我们和遥远星系之间的空间以越来越快的速度膨胀,它将以越来越快的速度后退。在某种程度上——这很可怕,它已经适用于可见宇宙中97%的星系——除了我们的星系团之外,每个星系似乎都以大于光速的速度后退,因为物理上的限制,我们永远无法到达它。据我们所知,今天宇宙总是有其固有的暗能量然而,它花费了78亿年或整个宇宙的历史,也就是说,在我们的太阳系形成之前大约15亿年,在物质密度下降到暗能量主导宇宙膨胀的程度之前。从那时起,除了我们的星系团之外,所有的星系都在加速远离我们,并将继续加速,直到最后一个星系消失。在过去的60亿年里,宇宙一直在加速。如果我们来得更早,我们可能永远不会考虑一个超越直觉能指引我们的三种可能性的选择。事实上,我们现在可以准确地感知宇宙并得出结论,这也许是最大的回报。

参考

1。维基百科全书

2。天文名词

FY:陈幸妤

作者:伊森·西格尔

如有侵犯相关内容,请在30天内联系作者删除

转载并获得授权,并注意保持完整性并注明出处

相关文章

.

世界奇闻

热门文章

今日最新