宇宙膨胀速度有多快(宇宙为什么会膨胀)
宇宙膨胀速度有多快(宇宙为什么会膨胀)
关于宇宙最迷人的事实之一是空间正在膨胀。宇宙已经是一个巨大的地方，随着时间的推移，它只会越来越大。空间的膨胀最早是由天文学家埃德温·哈勃在20世纪20年代发现的。哈勃第一次发现，与当时人们所认为的相反，宇宙中包含了大量的星系，而不仅仅是银河系。在观测遥远的星系时，哈勃注意到大多数星系都是红色的。虽然遥远星系的颜色似乎不是特别明显，但几乎每个星系都是红色的这一事实表明，它们都在以惊人的速度远离我们。
这是由于多普勒效应，它描述了光和声音的波长如何随着物体的运动而变化。当一个发光的物体向我们移动时，它的光会被压缩和蓝移。如果同一物体远离我们，它发出的光就会被拉伸并红移。虽然这对于任何速度都是正确的，但只有在极端速度下才会变得明显。因此，大多数星系红移的事实表明，它们正以惊人的速度远离我们。知道了这些，宇宙膨胀的速度有多快?
计算膨胀速度
目前对宇宙膨胀率的估计表明，空间以每百万秒差距每秒73公里的速度膨胀。当然，这个数值没有多大意义，除非我们了解它的来源和百万秒差距是什么。首先，百万秒差距只是天文学中使用的距离单位。当我们谈论空间中的距离时，通常会想到光年，但宇宙本身如此之大，光年并不总是有用的。天文学家使用的是秒差距，1秒差距等于3.26光年。1百万秒差距等于100万秒差距或326万光年。我们说宇宙以每秒每百万秒差距73公里的速度膨胀，就是说，每百万秒差距的距离，宇宙膨胀73公里。虽然我们现在明白了这个值的含义，但它是从哪里来的呢?
计算宇宙膨胀率的主要方法是计算遥远星系的距离。虽然这看起来很简单，但计算空间中的距离是一项相当困难的任务。要做到这一点，天文学家必须知道一个物体的亮度，因为亮度和距离之间有直接关系。然而，这就是事情变得困难的地方。例如，假设你有两个灯泡，它们都有相同的光输出。你把一个放在2英里外，另一个放在4英里外。正如你所预料的那样，较远的灯泡会比较近的灯泡显得更暗。然而，虽然一个看起来比另一个暗，但它们都发出完全相同的亮度。灯泡的亮度被称为视星等，而它们的实际亮度被称为绝对星等。知道视星等相当简单，因为它是物体看起来的亮度。然而，绝对星等是非常难以计算的。
并不是太空中的每个物体都有一个可以计算的绝对星等，所以为了确定物体的距离，天文学家寻找被称为标准烛光的物体。标准烛光是一个物体，其视星等在短时间内发生变化，或其绝对星等可以很容易地计算出来。例如，当埃德温·哈勃计算到其他星系的距离时，他寻找的是所谓的变星。变星是一种亮度在短时间内波动的恒星，通过了解亮度变化之间的差异，天文学家可以计算出绝对星等。虽然变星适用于某些星系，但对于最遥远的星系来说，它们就不太可靠了。
近年来，天文学家利用了另一种类型的标准烛光，称为1A型超新星。1A型超新星是白矮星超过其质量上限时发生的一种超新星，导致它们发生热核反应并爆炸。有趣的是，由于每一颗白矮星都有相同的质量上限，每一颗1A型超新星都会释放同样多的能量。这使得天文学家可以很容易地计算出它们的绝对值，从而计算出我们和超新星之间的距离。在20世纪90年代末，天文学家通过1A型超新星发现空间的膨胀正在加速，以及整体的膨胀速率。
其他方法
虽然使用1A型超新星来计算宇宙膨胀率是有效的，但这并不是唯一的方法。最近，天文学家使用了一种不同的、更精确的方法，利用巨型椭圆星系的整体亮度。椭圆星系通常几乎完全由较冷的红星组成，如红巨星和红矮星。通过了解这类恒星的亮度，天文学家可以推断出椭圆星系的绝对大小。通过了解亮度，就可以计算出距离，这样天文学家就可以计算出空间膨胀的速度。利用这种方法，天文学家发现了更多的证据，证明宇宙以每百万秒差距73公里/秒的速度膨胀。
为什么宇宙在膨胀?
自从大爆炸以来，宇宙就没有停止膨胀。138亿年以来，太空一直在变大。最初，天文学家假设这种膨胀是最初大爆炸的剩余能量，如果是这样的话，那么宇宙的膨胀速度将逐渐变慢，直到最终停止。然而，正如前面所述，天文学家在20世纪90年代末发现宇宙的膨胀速度正在加快。为了使这种情况发生，空间本身必须被某种形式的能量所饱和，从而导致它膨胀和加速。天文学家称这种能量为暗能量，它仍然是现代物理学和天文学最大的谜团之一。暗能量占宇宙中所有“物质”的68%，令人震惊，但除了这一点和它导致空间膨胀的事实之外，我们对它一无所知。到目前为止，暗能量在很大程度上还是一个谜。
