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于是牛顿提出了一个设想 , 那就是整个宇宙是处于相对静止、均匀且无边无界的状态 , 并且存在着许许多多“中心点” , 来维持着这种引力的平衡 , 所以牛顿的这个观点又称为“静止宇宙” 。 爱因斯坦早期也非常认可牛顿关于宇宙状态的观点 , 在提出广义相对论的引力场方程后 , 还刻意增加了一个宇宙常数 , 用来抵消万有引力对星体运行的影响 。
1929年 , 美国天文学家哈勃 , 通过长期的观测 , 发现了宇宙天体红移的现象 , 而且提出了遥远星系的退行速度与观测距离成正比的“哈勃定律” , 在此基础上提出了宇宙正处于膨胀的结论 。 而对于宇宙膨胀速度的测量 , 可以演化为我们测量星系之间距离变化的速率 。 据此 , 世界各国的科学家们 , 通过各种手段来对哈勃常数、即宇宙的膨胀速度进行了持续不断的测量 , 测量的结果也五花八门 , 之间的差异有的非常明显 。
2013年 , 科学们通过普朗克卫星测量的宇宙微波背景辐射密度变化情况 , 测量出宇宙常数的数值为67.3± 1.2公里每秒每百万秒差距 。 2015年 , 该研究团队又计算出了更为精确的结果为66.9±0.6公里每秒每百万秒差距 。
【黑洞和中子星,两个“大佬”的激情碰撞,可能揭开宇宙膨胀的秘密】通常情况下 , 测量哈勃常数的方法有两种 , 即测量脉动以及爆炸恒星的亮度和光线传播速度 , 或者观察早期宇宙的微波背景辐射的波动变化情况 。 很显然 , 普朗克卫星的测量方式为第二种 。 而有一部分科学家采用第一种方式进行测量 , 比如 , 运用造父变星亮度周期性变化的“标准烛光” , 首先通过视差法测量与造父变星的距离 , 得出造父变星的亮度 , 然后根据邻近星系中具有同样类型造父变星的其它性质 , 得出与这些星系的距离 , 最后通过标准比对 , 来观察Ia型超新星 , 从而得出宇宙膨胀的速率 。
2016年 , 有研究团队通过这种方式 , 得出哈勃常数值为73.2± 1.2公里每秒每百万秒差距 , 并在2018年时修正了观测结果 , 进一步精确为73.48± 1.66公里每秒每百万秒差距 。 以上两种观测方式 , 所测量出的哈勃常数相差了至少3个标准差 , 而且这种差异似乎不可调和 。 于是 , 第三种测量的方式“应运而生” , 即通过引力波探测的方式来获取 。
当两颗中子星合并 , 或者黑洞与中子星碰撞时 , 巨大的质量和巨大的引力作用 , 会在瞬间激发出强烈的能量释放 , 从而产生时空“涟漪” , 形成引力波 。 通过目前地面上的LIGO、处女座天文台等设备可以在地球上观测到引力波的存在 。 科学们利用观测到的引力波 , 可以精确地计算出碰撞所发生的位置与地球之间的距离 , 如果要计算宇宙碰撞速度 , 则只需要确定碰撞的星系移动的速度有多快就可以了 。 科学家们可以利用宇宙“红移”现象 , 定量化表述光的波长如何被星系运动所拉伸就可以 , 最终将距离的测量与星系红移测量结果相结合考虑就可以了 。
有研究团队基于上述原理 , 通过大型计算机模拟研究了2.5万个黑洞和中子星碰撞的情景 , 模拟结果表明 , 到2030年之前 , 地球上的相应探测设备 , 可以至少感知到3000次由碰撞所引发的引力波动 , 其中有100次左右甚至能观测到剧烈碰撞所引发的能量“喷射”情景 。
该模拟结果 , 在一定程度上可以推动引力波在宇宙膨胀方面的研究 , 并且提供一种全新的、完全独立的监测和计算方式 , 最终的结果 , 可以进一步验证或者否认之前两种观测方式的结果 。 不同中子星或者中子星与黑洞之间的碰撞 , 对于宇宙来说 , 是两个“大佬”级别的天体在进行博弈 , 无疑是灾难级别的 , 但由此所引发的时空涟漪 , 或许能够成为我们重新认知宇宙碰撞、重新认识宇宙发展演化规律的新契机和新窗口 , 让我们静心期待后续激动人心的发现吧!
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