引子:仰望星空 我們?cè)诘厍蛏鲜菑膫?cè)面對(duì)銀河系進(jìn)行觀察,看到的銀河是銀河系側(cè)面帶狀,密布的星星帶好像是”河“的樣子。 銀河系呈扁球體,盤面結(jié)構(gòu),由核心、兩條主要的旋臂和兩條未形成的旋臂組成,旋臂相距4500光年。太陽(yáng)位于銀河一個(gè)支臂獵戶臂上,至銀心的距離大約是2.6萬(wàn)光年。 銀河系包括1000~4000億顆恒星和大量的星團(tuán)、星云以及各種類型的星際氣體和星際塵埃,從地球看銀河系呈環(huán)繞天空的銀白色的環(huán)帶。銀河系總質(zhì)量約為太陽(yáng)的1.5萬(wàn)億倍,這些星際物質(zhì)從何而來(lái)? 一、宇宙起源 創(chuàng)生之柱是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的在老鷹星云內(nèi)圓柱形的星際氣體和塵埃的一張影像,距地球7000光年,主要成分是氣體和塵埃,柱體高4光年,是孕育恒星的搖籃,因此叫創(chuàng)生之柱,NASA在2007年宣布,創(chuàng)生之柱將會(huì)被6000年前爆炸的超新星沖擊波摧毀。 上帝之眼螺旋星云距離地球650光年,位于水瓶星座里面,眼寬6光年,距地球650光年,屬于行星狀星云,行星狀恒星實(shí)際上是由恒星的殘骸所形成。 1、宇宙的命運(yùn):大坍塌理論 2、第一推動(dòng)力:因?yàn)樯系厶吡艘荒_(牛頓),誰(shuí)踢的上帝,死循環(huán)(宇宙是辯證的、相對(duì)的) 3、大坍塌理論 5、空間是有限的,但沒有邊界:像地球一樣,宇宙引力是強(qiáng)大的,可以使宇宙空間折彎后繞回自身 6、時(shí)間的終點(diǎn)是黑洞(光在巨大引力下被“拉彎”無(wú)法逃逸) 二、宇宙的命運(yùn) 大約65年前,第一次發(fā)現(xiàn)了宇宙暗物質(zhì)存在的證據(jù)。當(dāng)時(shí),弗里茲·扎維奇(Fritz Zwicky)發(fā)現(xiàn),大型星系團(tuán)中的星系具有極高的運(yùn)動(dòng)速度,除非星系團(tuán)的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計(jì)算所得到的值的100倍以上,否則星系團(tuán)根本無(wú)法束縛住這些星系,之后幾十年的觀測(cè)分析證實(shí)了這一點(diǎn)。 暗物質(zhì)是一種比電子和光子還要小的物質(zhì),不帶電荷,不與電子發(fā)生干擾,通常不會(huì)和其他物質(zhì)粒子發(fā)生作用,直到今天,科學(xué)家們也沒有找到它,雖然暗物質(zhì)無(wú)法直接觀測(cè)得到,但它能干擾星體發(fā)出的光波或引力,也在星系的運(yùn)行中起著不可替代的作用,其存在能被明顯地感受到。 宇宙中的暗能量又和暗物質(zhì)不同,它是驅(qū)動(dòng)宇宙運(yùn)動(dòng)的一種能量,宇宙大爆炸學(xué)說認(rèn)為我們的宇宙正在膨脹,而膨脹的原因就是由于暗能量的存在,其膨脹速率不是恒定或減慢,而是在加速,它的巨大可以說超過了宇宙中的所有事物,以至于占到了宇宙密度的70%,暗能量無(wú)法去用物質(zhì)來(lái)定義,它更多的表現(xiàn)為一種類似推動(dòng)力的勢(shì)能,它的運(yùn)動(dòng)為宇宙提供了膨脹的動(dòng)力,也決定著宇宙的未來(lái)。 暗物質(zhì)&暗能量:傳統(tǒng)物理學(xué)認(rèn)為宇宙空間中充斥著物質(zhì)和能量,研究表明:宇宙的密度可能由約68.3%的暗能量,4.9%的重子物質(zhì)(可見物質(zhì)),26.8%暗物質(zhì)組成。暗物質(zhì)和暗能量相加,將占到宇宙總量的95%,雖然至今我們?nèi)匀粺o(wú)法直接觀測(cè)暗物質(zhì)和暗能量,不過這兩種事物的演變,將直接關(guān)乎宇宙的未來(lái)命運(yùn)。 宇宙從大爆炸開始,直到大坍塌被終結(jié)。牽引宇宙膨脹的萬(wàn)有引力的大小是由宇宙中物質(zhì)總量決定的,當(dāng)宇宙物質(zhì)量大于一定程度,萬(wàn)有引力就會(huì)使宇宙的膨脹速度減小,并最終停止,在這之后宇宙就開始收縮,剛開始比較慢,但是隨后收縮速度會(huì)越來(lái)越快,直到物質(zhì)和空間被完全粉碎,只留下了一個(gè)奇點(diǎn)。 熵只會(huì)增加而不會(huì)減少,只能從有序到無(wú)序。當(dāng)宇宙的熵達(dá)到最大的時(shí)候,宇宙中的能量就全部轉(zhuǎn)化為熱能,在這之后,由于受到引力波和引力擾動(dòng)的影響,行星和恒星會(huì)脫離軌道,星系只留下一些分散的恒星殘骸和超大質(zhì)量的黑洞,最后黑洞也會(huì)以霍金輻射的形式慢慢蒸發(fā)掉,當(dāng)黑洞蒸發(fā)完后,宇宙進(jìn)入了低能狀態(tài),變得寒冷,此時(shí)宇宙進(jìn)入了真正的熱寂狀態(tài)。 三、光年觀測(cè) 1、光變周期:1785年初,年僅19歲的英國(guó)天文學(xué)家古德里克注意到一顆變星,這顆星在極亮的時(shí)約有3.78等,隨后慢慢變暗,4天后暗到.63等,然后亮度陡然增加,在1天零8小時(shí)后又達(dá)到了最亮的3.78等,這叫光變周期,造父變星光變周期非常穩(wěn)定,視向速度變化曲線與光變曲線是驚人地吻合,通過光譜分析、運(yùn)動(dòng)分析、三角視差計(jì)算。 2、1912年,女天文學(xué)家勒維特在研究了小麥哲倫星云中25顆造父變星后得發(fā)現(xiàn)了-個(gè)驚人秘密,造父變星的光變周期越長(zhǎng),光度就越大,基本呈現(xiàn)線性關(guān)系,這種光變周期與光度的關(guān)系簡(jiǎn)稱為周光關(guān)系,將相同光度的恒星放在不同距離上,亮度自然會(huì)不一樣。 3、造父變星在星系的外邊區(qū)域到處都有,如果在某個(gè)星系或星團(tuán)中觀測(cè)到一顆造父變星,只要測(cè)下光變周期或者說光譜,就知道這顆變星離你多遠(yuǎn)了,也知道它所在的星系或者星團(tuán)有多遠(yuǎn)了。 4、測(cè)量單位:1億光年 --未完待續(xù)-- |
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