第九章天體物理學(xué)的新發(fā)展簡介

第九章天體物理學(xué)的新發(fā)展(簡介)德國哲學(xué)家康德說過：“世界上有兩件東西能夠深深地震撼我們的心靈：一件是我們心中崇高的道德準(zhǔn)則；另一件是我們頭頂上燦爛的星空”。版權(quán)所有復(fù)制必究高等教育出版社物質(zhì)結(jié)構(gòu)按其空間尺度和質(zhì)量大小可分為微觀、宏觀和宇觀三大層次。在宇觀層次中，是包括從小行星開始，經(jīng)過行星，恒星，星系，星系團(tuán)，超級(jí)星系，直到可觀察的宇宙。和電磁相互作用不同，萬有引力相互作用不能屏蔽和中和，所以隨著質(zhì)量的增加，逐漸成為占支配地位的相互作用。60年代以來宇觀領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，規(guī)律和演化已逐漸成為近代物理學(xué)研究的基本問題和前沿問題。本章將著重介紹當(dāng)前人們所關(guān)心的天體物理學(xué)方面的一些新的進(jìn)展?！?.1夜晚的天空為什么是黑暗的？早在1720年到1823年期間英、法、德三國各有一位天文家(分別是哈雷，切西亞赫，奧爾勃斯)提出了如下命題：如果恒星大體上均勻分布于無限的宇宙空間，我們從任何一個(gè)方向上去看，總會(huì)看到一顆星，因而總是亮的，而不是黑暗的。換句話說，夜晚的天空到處都應(yīng)該同太陽表面一樣明亮！但事實(shí)遠(yuǎn)非如此。后來這命題被稱為“奧爾勃斯佯謬”。1.一種解釋1946年，哈里森研究指出，在上述命題中，一個(gè)根本的錯(cuò)誤是假定了恒星一直在發(fā)光。實(shí)際上一個(gè)恒星從星際彌漫物質(zhì)中開始形成，到發(fā)光，到內(nèi)部核燃料燒完，最后恒星演化歸宿到白矮星、中子星(見§9.3)或星洞。從生到死有一定壽命。一般估計(jì)恒星發(fā)光壽命約t*≈100億年(1010年)，它遠(yuǎn)比光離開恒星表面后到波吸收所所經(jīng)過的平均時(shí)間(約1023年)小得多(t*

)。

哈里森的計(jì)算表明：不考慮恒星有壽命時(shí)，星光傳到我們所在處疊加起來的總的輻射能量密度u等于一顆恒星表面的輻射能量密度u*。考慮到有壽命時(shí)，則：

可見u很小，觀察不到。2.另一種解釋1964年也發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射充滿宇宙空間，相當(dāng)溫度T≈3K的黑體輻射。假如我們認(rèn)為這種背景輻射就是來自宇宙一切黑體貢獻(xiàn)的總和，則由黑體輻射能量密度公式，可估計(jì)u值：

其中σT4為黑體的總輻射本領(lǐng)(見6-1-5式)。

也可用求得恒星表面的u*值，取

T*≈6000K(太陽表面溫度)可得：

兩種估計(jì)大致相符，這恐怕不是偶然的。

§9.2宇宙大爆炸理論，哈勃紅移，宇宙微波背景輻射及其他1.宇宙大爆炸理論1948年物理學(xué)家伽莫夫首先提出：宇宙是從一個(gè)高寬度的火球爆炸開始的。但直到20世紀(jì)60年代初還很少有人相信。當(dāng)時(shí)的一個(gè)主要根據(jù)是哈勃紅移。孩子到1965年3K微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，才使上述假設(shè)逐步發(fā)展成為被公認(rèn)的理論。大爆炸理論基本思想大致如下：

約在距今137億年前，爆炸從一個(gè)密度無限大的奇點(diǎn)開始→約10-35s后，后一個(gè)特別快速的膨脹過程(稱暴脹)，當(dāng)膨脹變慢后，宇宙充滿了夸克和電子等基本粒子→到10-6s時(shí)，夸克結(jié)合成中子和質(zhì)子等強(qiáng)子，他們約在3分鐘后形成原子核→約38萬年后，宇宙以冷卻到溫度為4000K左右，質(zhì)子能俘獲電子而形成中性的氫原子，這時(shí)原來從大爆炸產(chǎn)生的光子開始自由地運(yùn)動(dòng)而充滿宇宙空間→50億年后，星系形成，太陽系形成→100億年后，宇宙溫度冷卻到2.7K，出現(xiàn)人類活動(dòng)。(見下圖)2.大爆炸理論的5個(gè)依據(jù)哈勃紅移——1929年起，科學(xué)家測(cè)得遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光譜線普遍存在一種“紅移”現(xiàn)象，稱哈勃紅移。這是由于恒星以速度v遠(yuǎn)離地球所造成的。根據(jù)多普勒效應(yīng)，光源遠(yuǎn)離地球時(shí)，地球上的觀察者測(cè)得的表現(xiàn)頻率將減小，即波長增大，成為紅移。紅移量定義為：

λe為地球上測(cè)得的同種物質(zhì)的譜線波長。利用(8-3-19)式，可得相對(duì)論計(jì)算結(jié)果(讀者自證)；

目前測(cè)到最遠(yuǎn)的Z=10，即v/c=0.9836。哈勃紅移給人們描繪了一幅宇宙膨脹的圖像，是對(duì)宇宙大爆炸假設(shè)的第一個(gè)支持論據(jù)，哈伯發(fā)現(xiàn)紅移量Z與恒星離地球距離R成比，有哈勃紅移公式：

Z=HR=(H0/C)R

其中H0為哈勃常數(shù)。(2)1965年3K微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，也是大爆炸理論的有力論據(jù)。兩位發(fā)現(xiàn)者：美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師彭齊亞斯和威爾遜也因此獲得了1978年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1989年利用COBE衛(wèi)星進(jìn)一步測(cè)得了宇宙背景溫度為：T=2.725K2001年美國航天中心發(fā)射宇宙飛船把“微波各項(xiàng)異性探測(cè)器”(MAP)帶入太空，進(jìn)一步測(cè)量了宇宙背景輻射的各向異性和偏振性質(zhì)。認(rèn)為由測(cè)量結(jié)果證明了以下幾個(gè)事實(shí)(見頁注①)：(1)宇宙年齡約13.7×109年(2)宇宙的空間—時(shí)間性質(zhì)是平坦的(3)哈勃常數(shù)等于71km·s-1·Mpc-1(4)宇宙成分中，普通物質(zhì)只占4%，另有23%的“暗物質(zhì)”，73%的“暗能量”，后二者至今不明(見§9-7)(5)在大爆炸后約2億年，就出現(xiàn)了最早的恒星。(3撕)第三餡個(gè)證兵明是豬宇宙肅的可征見物角質(zhì)主通要是掃氫和裁氦，菠約3/查4是氫云，1/剝4是氦跪，與結(jié)理論封估計(jì)丹相符魂。(4吐)第四頁個(gè)論境據(jù)是儲(chǔ)關(guān)于津恒星速和星哥系的擇演化國，19劍90年升洞空至暑今的僻哈勃授空間講望遠(yuǎn)襲鏡已殼能看誓到10暴0億光鈴年外拴的天吉體，原觀測(cè)骨發(fā)現(xiàn)卻那些舒遙遠(yuǎn)椒的星受很少扛有重抱元素渾，正落符合跪大爆猛炸理斷論的施預(yù)言遣。(5墻)在上賣節(jié)中乏哈里砍森在拘計(jì)算救時(shí)已惜考慮反了一第個(gè)在畏時(shí)間足上有租限膨借脹的諸宇宙拖模型巴和恒忙星的捉演化持，合曲理地殲解釋偷了夜呈晚的里天空鉛為什燭么是求黑暗料的，準(zhǔn)也可攻算是迎支持尚大爆完炸理仙論的汁第五賓個(gè)論織據(jù)。§9里.3白矮是星和絡(luò)中子翁星1.恒星城演化賢的三穗種歸郵宿白矮舟星、刺中子汗星和綢黑洞(§拒9-扛7)是恒沙星演處化的鴉三種騙歸宿借。恒星羅在穩(wěn)去恒的皮核燃喜燒階虛段時(shí)流，氫請(qǐng)不斷薪地轉(zhuǎn)差變?yōu)楣S氦及檢更重義的元涌素，冤灼熱踩氣體訂的向失外壓譯強(qiáng)與尋向內(nèi)音收縮殿的引絮力達(dá)擇到平廣衡。犬穩(wěn)恒飼階段蘇為恒歉星的訓(xùn)“壯喜年期滿”。演迄今羅發(fā)現(xiàn)帥的恒聞星有90推%處“倦壯年剛期”計(jì)。一旦侄恒星意內(nèi)核北燃料知燒完蹦，引世力將俗引起平形體暴進(jìn)一消步收霉縮，答便會(huì)腫在短殖時(shí)間五內(nèi)釋釀放巨痕大能矩量，治表現(xiàn)它為一梨次超桶新星土爆發(fā)趁，程陵度可捐達(dá)108K。開容始由殃三個(gè)避氦聚癥變?yōu)榫o碳，漏并繼廊續(xù)合狡成較櫻重元釀素。什最后家留下?lián)褚粋€(gè)奶“殘雹骸”坊，即捷一個(gè)通核心賺。這遇個(gè)核鞋心就沿是恒子星的氣歸宿篩，有者三種鈔可能勁，這掘與恒絡(luò)星形董成時(shí)創(chuàng)的初構(gòu)始質(zhì)彈量M初及核奏心的關(guān)質(zhì)量Mco業(yè)re的大雜小有關(guān)終，見衡下表服：質(zhì)量比核心的性質(zhì)

M初/M⊙

Mcore/M⊙

白矮星1~80.4~1.4

中子星8~251.4~3

黑洞＞25＞32.具體螺說明(1助)當(dāng)恒添星開設(shè)始時(shí)M初＜8M⊙(太陽牌質(zhì)量)時(shí)，裂爆發(fā)跌后留折下一酬個(gè)“蛙白矮餓星”溝，其蝴核心織質(zhì)量Mco垮re的上獻(xiàn)限為1.縱4M⊙。它橫的大鳥小同希地球疫差不歷多，拳半徑嫩僅太賄陽的1%石(所以竹稱“財(cái)矮”)。(2敬)當(dāng)Mco伶re超過1.蠶4M⊙而小戶于3M⊙時(shí)，歷電子壩便頂咽不住赤引力悟了，戰(zhàn)于是年由過撒程e+抓p→醒n+γ,形成真中子季和中抄微子粉，后憤者跑糞掉，圍留下鉤一個(gè)汁核心州，它稍是一時(shí)顆中雀子星挺。星涉的直破徑只即有10撐~2預(yù)0k份m,密度幣高達(dá)3×1棕017kg/m2像一靈個(gè)巨幸大的覽原子勇核。19耽67年發(fā)敘現(xiàn)了舍第一告顆中存子星——脈沖駛星PS之R1句91雞9。脈惑沖信復(fù)號(hào)的澡周期T=1纏.3研37老s，即該中子遇星的爆自轉(zhuǎn)曬周期表。(見下井圖)至今廳發(fā)現(xiàn)和的60奏0多顆匹中子戶星都狗在銀灶河系諷之內(nèi)嶺。(3參)當(dāng)恒勒星開貸始形房誠成時(shí)練質(zhì)量甚大于25M⊙，且Mco境re超過3M⊙，就奮沒有丈一種銹已知笛的力享可一抱定得恭住引夫力了導(dǎo)，此似核心積將是庭一個(gè)叮黑洞艱?！?術(shù).4宇宙境中的X射線淘源在天當(dāng)體物賺理研賓究中例，宇璃宙X射線夕的測(cè)洞量極福其重削要，X射線痛天文拜學(xué)得位到了碎發(fā)展頸，下畢面做獎(jiǎng)一些犁介紹1.X射線掙天文法學(xué)的早基本搜困難(1餡)來自誰宇宙癢的X射線癥幾乎晌都被循地球哲的大嗎氣層恨吸收膚，必搞須在徒高空舍中才求能探旨測(cè)到狠宇宙X射線健。(2扒)很難岡從X射線且探測(cè)掙器獲密得確緣瑞定方網(wǎng)向的投信息系，即涉難以歌將探度測(cè)到X射線府與任辜何已征知的揭星體著對(duì)應(yīng)右。為紡此要驚求有廉相當(dāng)雪高的籃角分齊辨率伯。2.覆X射線啊探測(cè)鉛器的概發(fā)展椅和一關(guān)系列拌成果19附20年科旦學(xué)家披發(fā)現(xiàn)和了X射線馬的折扇射確查實(shí)存鼓在，闖盡管潮它的顫折射孔率非喊常接遮近1，到20世紀(jì)范中葉紛，“X射線衡顯微妥鏡”伯制成姿了。19圍60年賈撲科尼(在一譯家美額國科爬學(xué)和敢工程撥公司貫工作)和著炒名宇筆宙線遣物理揉學(xué)家濾羅西較合作月，制培成了緣瑞“成剃像X射線擊望遠(yuǎn)辭鏡”卵，與19師62年發(fā)遞現(xiàn)了亂太陽舍之外貴的X射線肅源。醬之后抱又不汁斷發(fā)仰現(xiàn)新巧的X射線孫源，攝包括浮在銀留河系益之外奶的X射線怒源。19挺70年在商賈科頸尼建愛議下徑制造拆的X射線群人造腦衛(wèi)星奮上天定，19舅77臣-7可8年又朋發(fā)射秧了兩榴顆衛(wèi)懂星，初稱高縫能天各體物偶理實(shí)俗驗(yàn)室斜。其曾中一禮個(gè)實(shí)宜驗(yàn)室拒又稱健愛因事斯坦X射線打?qū)嶒?yàn)各室，訂由賈元科尼涂領(lǐng)導(dǎo)盞。此姥衛(wèi)星返上載請(qǐng)有成訊像X射線貍望遠(yuǎn)視鏡，叔角分矩辨率拉達(dá)到2”，且平靈敏語度高蒸視野故廣。獲得太了一陶系列騎研究臘成果遠(yuǎn)：如最發(fā)現(xiàn)標(biāo)了星哪體大粗爆炸崗的殘帶??；摘發(fā)現(xiàn)屑了從刃晚年年星體奏發(fā)射戶出的X射線講與星搞體的益轉(zhuǎn)動(dòng)慶及星杏體外涼層的膏對(duì)流坊有很昏強(qiáng)的馳關(guān)聯(lián)朽性；拖發(fā)現(xiàn)輸了點(diǎn)末狀的X射線裝源(類星決體)；找溪到了30江0多個(gè)途星系粱團(tuán)，棉從而獅提供紗了宇旗宙中愧有發(fā)遼射X射線容而不餓發(fā)射蕩可見容光的挑暗物游質(zhì)存嚴(yán)在的馳新證偶據(jù)等兼等。20亦02年賈左科尼傷一起迎開創(chuàng)巡壽性工悄作和倆杰出械貢獻(xiàn)遼獲諾岔貝爾屈物理拴學(xué)獎(jiǎng)諷?！?仙.5γ射線暴1.什么弦是γ暴對(duì)突媽發(fā)性X射線趴源的戲觀察健導(dǎo)致駐發(fā)現(xiàn)未來自考非常局遙遠(yuǎn)需星系郊的能單量更栽高的γ射線怒暴。甲它是γ射線前突然壘增強(qiáng)料的短償時(shí)間共爆發(fā)頁現(xiàn)象沉。2.γ暴有諒如下傳一些農(nóng)特點(diǎn)銀：(1殘)γ射線遠(yuǎn)能量泉主要花在幾次個(gè)ke訪V到幾弄個(gè)Me聽V范圍撕，一霞直衍抓射到疾高能(Ge伸V以上)。(2曠)γ暴持扶續(xù)時(shí)景間T最典嘉型的皆是20裳s左右?guī)?，也拿有短錢到幾壟毫秒部長到蜻幾十汪分的英。其誕隨時(shí)薪間呈毒復(fù)雜將的多進(jìn)峰結(jié)術(shù)構(gòu)，卷有明偶顯變康化的難時(shí)間△T在毫撓秒左扇右。(3牛)γ暴空蘿間分烈布是朱各向侮同性非的，姜但越道遠(yuǎn)越透少。抱這表體明γ暴的表源是叛遠(yuǎn)距做離天餅體，它不是爺銀河樹系內(nèi)粉天體貼。如19冤97年5月8日測(cè)惡到一真?zhèn)€γ暴，罰紅移豬量為Z=0塞.8快35，用較哈勃粘紅移衛(wèi)公式廁可得踩離地徐球距溉離R~保10神0億光晴年。(4縫)γ暴是疤極強(qiáng)巾的源新，例飄如19夏99年發(fā)起現(xiàn)的享一個(gè)γ暴Z≥1辜.6，紅雄移量廁更大襪，即廚更遙芒遠(yuǎn)。問在輻每射是公各向憲同性噸假設(shè)重下，屠估計(jì)品它在10廚0秒內(nèi)華放出生的總課能量澆高達(dá)3.嚼4×府1047J。這守意味示著暴塵的源粗一定盾是與府中子囑星類萍似的返致密著天體殊。γ暴的妄巨大焦能源像集中轉(zhuǎn)在空葬間尺漁度不據(jù)過10束0k襪m的范歪圍，糞它被們認(rèn)為竟是一棗個(gè)“該火球雀”。忽在火擋球模補(bǔ)型研丸究方淚面中獲國科忙學(xué)家亮陸土蟻炎和花戴子崖高等倦有重題要貢爛獻(xiàn)。(5親)γ暴得佳能量它輻射穴不是擾各向燒同性呢的，拋而集月中在扮張角美不超縱過4°的錐踏形噴塑注之判內(nèi)。側(cè)也就壺是我爺們看緞不到攻的γ暴應(yīng)洪為看清到的10螺00多倍裂。同灣時(shí)上爛面估班計(jì)的γ暴能病量太訓(xùn)高了秀，應(yīng)錦降為10垮44遺J。3.還有義不少辟有關(guān)γ暴的問問題歸有待頓研究如噴乎注及γ輻射距形成邁的機(jī)秩制是肯什么慨？為教什么飯噴注煤張角泊如此殼之小迷？為演什么γ暴離脅我們鉆如此惹之遠(yuǎn)杯，與X射線佩源的淘分布(遍及睜宇宙煮各處)和中賓子星竟分布(大量我在銀咽河系奶內(nèi))完全遼不同滲？等行等。§9.鼻6黑洞一、文黑洞生及其糊視界1.什么竊是黑丟洞17臨83年英蹈國科役學(xué)家臟米歇練爾最鹽早提明出：雞最重鞋的東武西可覽能是衣看不姻到的病，因情為光做波它渣吸進(jìn)耽去而鈴逃不略出來止了。搭這個(gè)逃重的抬東西捉就是養(yǎng)黑洞安。在§9.巡壽3中已宋提到萬恒星嘩的質(zhì)杰量M初大于25M⊙，“柔死亡鍛”時(shí)置留下購的核頃心質(zhì)福量超土過3M⊙時(shí)，扯就是余黑洞勺。2.一個(gè)華判別買公式在第覽二章就中(2炭-4流-4造)給出惜了一句個(gè)運(yùn)繳動(dòng)物圓體要擇脫離贊地球腸表面杜引力雕所需悅的最棟小速米度(即第掘二宇側(cè)宙速裙度)為：顯然斜，當(dāng)M很大泉，R很小舟時(shí)，V2將超錫過光腳速(這不擔(dān)可能)，這癢表明梯此物雞體就娛不可萬能脫球離重傲物M而逃候出。風(fēng)也就意是，愁一個(gè)拉質(zhì)量貓為M的圓燒球，蘋且半滴徑R滿足慰：時(shí),則以嶺速度c運(yùn)動(dòng)均的光巾也將摘被引屆力彎慮曲,而吸搶回去藏。反鉗之任萍何射棕向此谷天體續(xù)的物攜體或勾光子,都將裳被吸肥收,有進(jìn)鍛無出億，這家類天熔體成高為黑伶洞。飽例太需陽質(zhì)拌量為M⊙,對(duì)應(yīng)rG=3艦km，即統(tǒng)太陽溪要被牛壓縮凳到半毅徑為3k悲m時(shí)才役成為哥黑洞蠢。3.銅“黑洞帳不黑爹”。英國薦科學(xué)撕家霍匪金于19酒74年首消先證屬明：吉一個(gè)板質(zhì)量使為M的黑討洞，疤會(huì)自存動(dòng)地筆在視垃界(半徑rG處)表面屑外側(cè)塊發(fā)出油各種迫粒子巷，這鉤些粒陸子具訪有熱榆輻射惡譜，愈相同知一個(gè)淚溫度T，它艘等于麥：霍金譽(yù)輻射偶極其竹微弱笑，一勇般可薄忽略耽不計(jì)畏。但媽隨黑己洞質(zhì)秧量不晨斷減案小。西溫度哪會(huì)急古劇上裳升，病輻射憑越來紐奉越強(qiáng)田，直黑至黑痕洞消涉失為炕止。二、慌小黑林洞—恒星至演化假的一媽種結(jié)遇局中子源星與挽黑洞酷是恒嫁星的雀兩種腿結(jié)局秤。中咬子星游在觀突測(cè)上蟲表現(xiàn)胸為脈賺沖星咳，且廳有嚴(yán)坐格的忌周期桃性可蘭觀測(cè)縱到。栗黑洞范怎樣猶才能遣被發(fā)東現(xiàn)呢券？由脫于中奧子星握和黑盞洞都幻玉有可與能性忙與一家個(gè)“步伴星吊”組冶成“像雙星副系統(tǒng)膽”，宏于是塔科學(xué)后家就好有可漆能通店過能附發(fā)光嶼的伴幣星的翠軌道膜，周皺期和衣譜線橫來分糕析發(fā)捕現(xiàn)看妙不見仆的主港星黑張洞，似從伴雅星發(fā)距生輻腸射譜咽線的至引力挺紅移徹可以呆計(jì)算嗓出黑鞠洞的性質(zhì)量簡。目轎前在馬銀河御系內(nèi)全至少厲有10個(gè)事罪例已囑被認(rèn)承定與嗎“黑縫洞”郊對(duì)應(yīng)丈。如19囑98年9月由狐一顆區(qū)測(cè)X射線班的人譽(yù)造衛(wèi)頃星發(fā)姻現(xiàn)了翠一個(gè)兆“黑及洞雙寨星系殺統(tǒng)”盛，正刷在發(fā)嘴射出利一左瓶一右縮慧一對(duì)X射線道噴注薦。后蓬由于蹲進(jìn)入守了密減集的常星系尋介質(zhì)(云)而被柄減速喘，正勤在黯疫淡下綢來。20槍02年11月由趙哈勃森望遠(yuǎn)鏟鏡發(fā)劫現(xiàn)在治銀河淘系內(nèi)爆離地巷球60扯00偏~9傲00爪0光年們的天議蝎座后內(nèi)有暮一黑蠅洞正扔在以11飛2k徐m/公s的高怨速穿裹越銀挖河面下，向丘我們誓飛來撞，它甘的伴瞧星是蔬一顆氏衰老罩的恒止星。以上籍兩事偉例可叔認(rèn)為寶是支石持恒藍(lán)星演既化理旅論的芬有力潮證據(jù)清。三、亮大黑橡洞—星系交和類笛星體蔽有聯(lián)寧系嗎?1.存在壩大黑白洞經(jīng)過19啊90年哈領(lǐng)勃望釘遠(yuǎn)鏡芝對(duì)30多個(gè)兇星系鼠的仔電細(xì)觀賄察和局比較碧研究風(fēng)，越胡來越餅多的縫天文歪學(xué)家鋼傾向木于相鎖信：獲在宇手宙大堡爆炸鴨后，不由于榜某種雄至今詠不明冠的原艦因，策先產(chǎn)身生較僻小的微“黑水洞”妙作為喘種子灘，約1億年甜左右幼，在果他們盟周圍熊開始便有星雁形成浸，繼梁續(xù)吸格積物艙質(zhì)而眠長大電成為抽原始旱星系大。后達(dá)者又欣相互黨合并葬，在雹它們父中央秀形成噴超大絞型的擴(kuò)“黑渣洞”(質(zhì)量枕可達(dá)106~1調(diào)010M⊙)，黑畏洞作隆為發(fā)見動(dòng)機(jī)垮產(chǎn)生妻巨大兵的能爭量，鐮表現(xiàn)信為特周別明腦亮的模類星鞋體。趁現(xiàn)在導(dǎo)看到風(fēng)的最爽遠(yuǎn)的慈類星獅體約多相當(dāng)被于大泰爆炸彈后109年產(chǎn)洲生，此它們謹(jǐn)在釋寇放大搏量能查量之斗后，羨演化堵為散棚布在層宇宙削各處特的星燙系，五在每包個(gè)星勢(shì)系中搞央潛齒伏著率一個(gè)創(chuàng)逐漸脾衰老四的巨禮大黑叢洞，辮在其弱周圍見已經(jīng)太沒有急多少伍恒星躲可供史它“供吞食糖”了侵。2.觀察夠的重貴要性然而敬問題授遠(yuǎn)未漫解決榮，有紋許多狂為什牛么可乘提出膀來，滅怎么模辦?正如脖研究密黑洞軌的著松名科輸學(xué)家J.蜂Ko貪rm層er匆dy所說秒：“視從這披些材毛料向餡清楚鄭的唯究一道尋路是添靠觀陸察。關(guān)古希剛臘哲賺學(xué)家部爭取染相反孟的做錫法，勉他們協(xié)總是優(yōu)坐著逝不斷滿地想麗，結(jié)藏果絕噴大部潮分想衣出來句的東擴(kuò)西都?xì)馐清e(cuò)統(tǒng)誤的伍。然從而也浮有幾蕩個(gè)人金實(shí)際額地向頸天空剝?nèi)タ瓷?，他蹤蝶們才雞是僅列有的叮幾個(gè)臺(tái)走正撕確道甚路的營人”冊(cè)?！?帆.7暗物吳質(zhì)與庸暗能階量之舌謎一、莖天體筑距離落和哈久勃常廁數(shù)的澡測(cè)定本節(jié)嶺介紹倆了“扯天文萌距離金的梯煤級(jí)測(cè)宿定法貞”中糠由近華至遠(yuǎn)撈的各歷種測(cè)趴量方預(yù)法：(1孟)對(duì)較睛近星觀；用體三角井學(xué)的極視差毅方法依，R可達(dá)1.沫34×1凝08光年味。(2附)利用裁造父銜變星兇作為差“標(biāo)沿準(zhǔn)燭傾”，滴把測(cè)行量距悶離推縣到30釀Mp伯c。(3氏)利用略星系絮的整鋒體性病質(zhì)，霞推到15把0M歐pc。(4查)利用盒超新政星爆僑炸，愈推到40撒0M棋pc。用各種爹方法陰的結(jié)記果取仍加權(quán)減平均密后，徒目前猜哈勃奇常數(shù)衛(wèi)的公天認(rèn)值餐為：這個(gè)乖數(shù)值典適用歡范圍長從70走M(jìn)p跑c~離10遺00怕Mp禁c。更漸遠(yuǎn)距罩離上葉，哈似勃定忍律的僵線性襪關(guān)系倍便不訴再保峰持了資。二、贏宇宙撒年齡厚與膨赤脹是曬加速共還是舟減速辟有關(guān)目前伙通過含對(duì)球筒狀星駁團(tuán)觀點(diǎn)測(cè)分酒析給獄出的習(xí)宇宙解年齡責(zé)至少扁為1.決12×1010年，狀這與牲用勻逐速膨躲脹估案計(jì)出襖的(1佩.3裁6±0.廁15瞎)×1010年和憲用減桿速膨知脹估到計(jì)的9×109年都轟不相腸符。三、期宇宙肚膨脹園，平擇坦性談與物歉質(zhì)密攀度的僵關(guān)系1.三種泉膨脹魄情況在假展設(shè)宇戒宙在證空間淹上各肥向同鋤性，擇物質(zhì)篇密度ρ又是碧均勻沈的條喝件下狂，弗按里德螞曼通像過求鍋解愛亦因斯貌坦場(chǎng)曉方程君得出性了宇淚宙膨肢脹的河三種洗可能睜與密輩度ρ的大概小密翠切有耗關(guān)。令先定術(shù)義一珠個(gè)臨格界密印度再定池義一對(duì)個(gè)量Ωm=ρ/ρc(1媽)ρ＞ρcΩm＞1,宇宙材半徑彩先膨繼脹，礎(chǔ)后收溪縮為周零，克表明餡宇宙賴是封很閉的絡(luò)，時(shí)綱空曲丑面有其正曲廉率。(2賀)ρ=ρcΩm=1,宇宙吩將一仿直膨邪脹下葵去，街但時(shí)逗空是循平坦嗎的，巷曲率透為零(也屬荒開放查宇宙)。(3找)ρ＜ρcΩm＜1,宇宙關(guān)將加憤速膨違脹，容它將宋是一膛個(gè)具染有負(fù)響曲率雀的開蜜放宇聽宙。2.ρ到底鴿多大膜？科哭學(xué)家逼從已付發(fā)現(xiàn)押的可諷發(fā)(可見)光的毀星和陷星際當(dāng)物質(zhì)瀉分布尤估計(jì)ρ≈4×10-3服1g/郵cm3≈0狐.4ρc，所伯以宇溪宙加伸速膨茫脹。ρ真的測(cè)這么距小嗎?實(shí)際懷要大哈得多頭。四、炎暗物趨質(zhì)存杜在的段證據(jù)奮和迷職惑1.暗物捆質(zhì)存異在的捎證據(jù)(1罩)抹19魔37年天廈文學(xué)晌家茲妻維克閥首先臺(tái)從星處系運(yùn)撐動(dòng)的汽分析家中發(fā)侄現(xiàn)了懶“暗健物質(zhì)翻”的鴨存在貍。例左如：近可考宅察銀己河系禁發(fā)光凳盤面談外，市位于含離中逃心r1遠(yuǎn)處夏有一趟顆恒剛星，躺質(zhì)量且為m1，其火作圓疤周運(yùn)婚動(dòng)的繼向心膽加速謠度由我全部凈星系芹的質(zhì)驅(qū)量M(r1)對(duì)它眨的萬謎有引戰(zhàn)力提彼供，肅即有再看拳在r2(r2>r1)處的叔一顆遵恒星權(quán)的運(yùn)畏動(dòng)，躺有假定來在r1與r2之間胞空間忠基本程上是鴿沒有塑物質(zhì)美，即M(愛r1)≈M(礙r2)，則主可得租出u2(r2)＜u1(r1)的結(jié)樸論。幅但實(shí)樸際上u2(r2)與u1(r1)差不險(xiǎn)多，對(duì)這表賞明M(捆r2)>M(仍r1)，即王在r1和r2之間松的空拿間中泉存在晶大量留不發(fā)飲光的竄“暗調(diào)物質(zhì)險(xiǎn)”。(2撫)第二烈個(gè)證幟據(jù)是憤“引謊力透擺鏡效澆應(yīng)”啦：一辯個(gè)類及星體蹦發(fā)出脫的光責(zé)在到罵達(dá)地耍球的艦途中刺若遇夠到合內(nèi)適的凱星系(或星格系團(tuán))作為憐“透滅鏡”凳，會(huì)疏被引燈力扭展曲，貫而在辣觀測(cè)掌中形縮慧成兩修個(gè)以火上的暢像。歇觀測(cè)講分析虜表明格這些生“透揮鏡”穩(wěn)中包叫含了限比發(fā)倉光物清質(zhì)多待許多公倍的沿暗物長質(zhì)(3錫)第三躁個(gè)證影據(jù)是只，觀霞測(cè)發(fā)總現(xiàn)遙沿遠(yuǎn)的播星系糧團(tuán)(1橡.5蒼~4×109光年)中存