关于宇宙起源的7个远期发现 宇宙大爆炸后的扩张

大约138亿年前,我们所晓得的宇宙开端了。这个被称为宇宙大爆炸的时辰就是太空自身疾速扩张的时辰。在大爆炸时,可观测的宇宙(包括至少2万亿个星系的物质)合适于不到一厘米的空间。如今,可观测的宇宙间隔为930亿光年,并且仍在扩展。

有关宇宙大爆炸的问题很多,特别是关于它之前的事情(假如有的话)。但科学家的确晓得一些事情。继续阅读一些关于一切开端的最令人费解的发现。

直到1929年,宇宙的来源完整被神话和理论所覆盖。但那一年,一位名叫埃德温·哈勃的富有进取心的天文学家发现了一些关于宇宙十分重要的东西,这种东西能够开拓一种理解其过去的新办法:整个事物正在扩展。

关于宇宙起源的7个远期发现 宇宙大爆炸后的扩张

哈勃经过丈量一种叫做红移的东西发现了他的发现,红移是在十分悠远的星系中向更长的红色波长的光线转移。(物体离得越远,红移就越明显。)哈勃发现红移随着远处星系的间隔线性增加,标明宇宙不是静止的。它随处可见,无处不在。

哈勃可以计算出这个扩张的速度,这个数字被称为哈勃常数,据NASA称。正是这一发现让科学家们可以推断出宇宙曾经被包装成一个小点的理论。他们称其大爆炸扩张的第一时辰。

1964年5月,贝尔电话实验室的研讨人员Arno Penzias和Robert Wilson正在新泽西州树立一个新的无线电接纳器。他们的天线不停地发出一种奇异的嗡嗡声,似乎无处不在。他们以为它可能是设备中的鸽子,但是移除巢穴什么也没做。他们的其他尝试也没有减少干扰。最后,他们认识到他们正在寻觅真实的东西。

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事实证明,他们发现的是宇宙的第一道光:宇宙微波背景辐射。这种辐射能够追溯到大爆炸后大约380,000年,当宇宙最终冷却到足以使光子(构成光的波状粒子)自在挪动时。这一发现为宇宙大爆炸理论和宇宙在第一霎时扩展速度超越光速的观念提供了支持。(那是由于宇宙背景十分平均,标明从一个小点一下子就能够平稳地扩展一切东西。)

宇宙微波背景的发现揭开了宇宙来源的窗口。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,丈量了背景辐射的微小变化。依据美国国度航空航天局(NASA)的报告,结果是宇宙的“婴儿照片” ,其中展现了宇宙收缩中的一些密度变化。这些微小的变化可能会产生星系和空间的形式,被称为宇宙网络,我们今天在宇宙中看到。

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宇宙微波背景也使研讨人员可以找到通胀的“吸烟枪” – 大爆炸发作的大范围,快于光的扩张。(虽然爱因斯坦的狭义相对论以为没有什么比经过太空的光更快,这不是违规;空间自身也在收缩。)2016年,物理学家宣布他们在某些方面发现了一种特殊的极化或方向性。宇宙微波背景。这种极化被称为“B形式”。B形式极化是大爆炸引力波的第一个直接证据。当太空中的大型物体加速或减速时会产生引力波(第一次发现的是来自两个黑洞的碰撞))。B形式提供了一种直接探测早期宇宙扩张的新办法 – 或许能够找出驱动它的缘由。[ 9关于会打击你心灵的黑洞的想法 ]

引力波发现的一个结果是它允许科学家寻觅超出通常三个维度的额外维度。依据理论家的说法,假如存在这些维度,引力波应该可以逾越未知的维度。2017年10月,科学家们从两颗中子星碰撞中探测到了引力波。他们丈量了波浪从恒星到地球的时间,并没有发现任何超维走漏的证据。

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结果发表于2018年7月的“宇宙学和天体物理学杂志”,倡议假如那里有任何其他尺寸,它们很小 – 它们会影响间隔不到1英里(1.6公里)的宇宙区域。这意味着弦理论以为宇宙是由微小的振动弦组成并且预测至少10个小的尺寸,这依然是真的。

物理学中最奇异的发现之一是宇宙不只在扩张,而且在不时加速。

这一发现能够追溯到1998年,当时物理学家宣布了一些长期运转的项目的结果,这些项目丈量了特别重的超新星,称为Ia型超新星。结果(博得研讨人员Saul Perlmutter,Brian P. Schmidt和Adam G. Reiss于2011年取得诺贝尔奖)提醒了这些超新星最远的光线弱于预期。这种微小的光线标明,太空自身正在收缩:宇宙中的一切都在逐步远离其他一切。

科学家称这种扩张的驱动要素是“ 暗能量 ”“这个神秘的引擎能够构成宇宙中大约68%的能量。这种暗能量关于使宇宙来源的理论合适如今正在停止的观测,如美国国度航空航天局的威尔金森所做的察看,似乎至关重要。微波各向异性探测器(WMAP),这种仪器曾经产生了最准确的宇宙微波背景图。

2019年4月发布的哈勃望远镜的新成果加深了宇宙收缩的难题。太空望远镜的丈量结果标明,宇宙的扩张速度比以前的观测值快9%。依据美国国度航空航天局的数据,关于星系来说,距地球每隔330万光年的间隔能够比之前的计算速度更快地转换为每秒46英里每秒(每秒74公里)。

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为什么这对宇宙的来源很重要?由于物理学家必需遗漏一些东西。依据美国国度航空航天局的说法,在大爆炸期间和之后不久,可能会有三个单独的暗能量“迸发”。这些迸发为我们今天看到的东西奠定了根底。第一个可能曾经开端了初步扩张; 一秒钟可能发作得更快,像一个繁重的脚压在宇宙的油门上,招致宇宙收缩比以前以为的更快。最后的暗能量迸发能够解释今天宇宙的加速扩张。

这些都没有得到证明 – 但是。但科学家正在寻觅。德克萨斯大学奥斯汀麦克唐纳天文台的研讨人员正在运用一种新晋级的仪器,即Hobby-Eberly望远镜,直接寻觅暗能量。该项目,Hobby-Eberly Telescope暗能量实验(HETDEX)正在丈量远离110亿光年的星系的微小光线,这将使研讨人员可以看到宇宙加速度随时间的变化。他们还将研讨这个具有40万年历史的宇宙中的干扰回声,这些宇宙是在大爆炸之后制造出的一切物质的浓密颗粒汤中构成的。这也将提醒扩张的奥妙,并解释驱动它的暗能量。