<正>燦爛的星空總能喚起人們各種遐想:浩瀚的宇宙到底有多浩渺?閃爍繁星如何鑲嵌在這宇宙之中又如何運(yùn)動(dòng)?宇宙的幾何形狀如何?幾千年來(lái),從古老的最高智慧到現(xiàn)代最精密的儀器和設(shè)備都始終為回答這些帶有明顯哲學(xué)性質(zhì)的自然科學(xué)命題付出著無(wú)限的熱情和努力:正當(dāng)快要接近答案時(shí),它卻又戲劇般地飄然而去,其中充滿(mǎn)了從渴望、 

【文章來(lái)源】：現(xiàn)代物理知識(shí). 2020,32(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

(a)美國(guó)女天文學(xué)家H.Leavitt,在20世紀(jì)第1個(gè)10年發(fā)現(xiàn)了造父變星和周期-光度關(guān)系，奠定了宇宙學(xué)研究的觀測(cè)工具；(b)周期-光度關(guān)系動(dòng)畫(huà)圖；(c)存在兩類(lèi)造父變星，兩者的相關(guān)性

圖1 (a)美國(guó)女天文學(xué)家H.Leavitt,在20世紀(jì)第1個(gè)10年發(fā)現(xiàn)了造父變星和周期-光度關(guān)系，奠定了宇宙學(xué)研究的觀測(cè)工具；(b)周期-光度關(guān)系動(dòng)畫(huà)圖；(c)存在兩類(lèi)造父變星，兩者的相關(guān)性一般來(lái)說(shuō)單一造父變星的測(cè)量精度大約在10%左右，依賴(lài)于觀測(cè)波段以及金屬豐度等因素。雖然“造父變星”只能測(cè)量一億光年以?xún)?nèi)的天體距離，它仍然是目前最為精確的量天尺，特別是在距離階梯校準(zhǔn)中起著“不可替代”的作用，也依然活躍在鄰近宇宙學(xué)前沿。但毫無(wú)疑問(wèn)，它已不能滿(mǎn)足天文學(xué)家對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)的熱切求知欲了。

幸運(yùn)的是，以著名的錢(qián)德拉塞卡(S.Chandrasekhar)白矮星質(zhì)量極限為理論基礎(chǔ)，A.Sandage在20世紀(jì)60年代就認(rèn)為Ia型超新星可以作為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。但是直到大約30年后，他的同事M.Phillips才發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化后的Ia型超新星方可作為精確的標(biāo)準(zhǔn)燭光使用，為測(cè)量更遠(yuǎn)的宇宙學(xué)距離打開(kāi)了新大門(mén)。Ia型超新星爆發(fā)前是密近雙星中的一顆子星，在演化末期形成由碳、氧組成的白矮星。當(dāng)它們從伴星吸積物質(zhì)超過(guò)錢(qián)德拉塞卡極限(約為太陽(yáng)質(zhì)量的1.44倍)后，白矮星中由于泡利不相容原理而產(chǎn)生的電子簡(jiǎn)并壓將不再能夠抗衡引力，引起瞬間的塌縮和爆發(fā)。由于發(fā)生坍縮的臨界質(zhì)量是固定的，Ia型超新星的光度基本接近，約為太陽(yáng)光度的100億倍，可以作為標(biāo)準(zhǔn)燭光測(cè)量數(shù)十億光年的距離。1998年，超新星宇宙學(xué)計(jì)劃和高紅移超新星搜尋兩個(gè)團(tuán)隊(duì)公布了他們利用超新星測(cè)量的距離——紅移關(guān)系，發(fā)現(xiàn)一定紅移處的超新星比預(yù)計(jì)的更暗，換句話(huà)說(shuō)，宇宙過(guò)去的膨脹速度比當(dāng)今要慢，宇宙正在加速而非減速膨脹!這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明宇宙中存在著某種未知的斥力，稱(chēng)之為“暗能量”。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的中S.Perlmutter,B.Schmidt和A.Riess也因該發(fā)現(xiàn)在13年后獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。圖4 宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)者(a);21年前超新星測(cè)量結(jié)果，距離模數(shù)測(cè)量顯示出宇宙加速膨脹現(xiàn)象(4)(5)(b)


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