请问为什么研究1A型超新星就可以知道宇宙在不断扩大?
1A星超新星,即双子超新星爆炸,它是测量宇宙距离的完美标尺。为什么只有1A星超新星才能作为完美标尺呢?
1A型超新星,即白矮星爆炸。当白矮星通过吸积其它物质,达到太阳的1.4倍质量时,它就会立即发生爆炸,而只要它达不到这个质量要求,它就绝对不会爆炸。也就是说,宇宙中所有的1A型超新星,它们的爆炸亮度、威力与其它物理变化,都“完全一致”。而普通的超新星为什么不能呢?显而易见,普通的超新星爆炸,它们的原恒星可以是太阳的十倍,也可以是二十倍,也可以是三十倍,这种恒星的质量非常难以准确的测量出来,因此它的爆炸强度也无法准确的预测。
但1A型超新星不一样,宇宙中所有的1A型超新星,它的爆炸威力,光度,强度完全一致。所以当一个1A星超新星出现时,我们很容易知道它所发生的“所有数据”。这是研究1A型超新星的所有先决条件。
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1A星超新向我们揭露的秘密并不是宇宙在不断扩大,而是宇宙在不断的加速扩张,“加速”才是重点。也就是1A型超新星向我们揭示了暗能量的存在。
关于1A型超新星,如果我们已知它们的实际亮度,以及它们的观测亮度。就能测出它们距离我们又多么遥远。在望远镜中看起来越暗,也就说明它距离我们越远。也就是说当我知道一个灯泡的是40瓦时,就可以计算出它的实际亮度。假设它的实际亮度(或者是发光总强度)是10,而我的眼睛看到的光线强度只有1,那我就可以根据这个比例,计算出这个灯泡距离我有多远。在宇宙中,这一计算距离的方式是非常精确的。
科学家们曾经认为,因为引力的存在,宇宙依据惯性的膨胀速度应该有所减慢,但是他们无法证明这一切。直到他们发现了1A型双子超新星。当白矮星(1A型超新星)爆炸时,这些爆炸通常会释放出等量的光,它们是测量太空距离的完美标尺。
天文学家们原本以为他们找到了证据,证明宇宙膨胀正在减慢。而且宇宙万物总质量的引力,也会促使宇宙膨胀进一步减缓。但来自1A型超新星的持续光线(超新星的光线通常持续数周至数月),它们发现宇宙膨胀速度不仅没有减慢,反而在加速。
按照惯性远离,物质的运动速度是不会改变的。假设一个超新星距离地球距离为X,已知它远离地球的速度为每天Y(这一速度也是宇宙膨胀速度),那么它一个月(算30天)后与地球的距离应当为S=X+30Y,但科学家们通过持续一个月的观测后,发现这颗超新星在一个月的时间内,距离地球的距离S>X+30Y。也就是说,这颗超新星在加速远离地球。
科学家们通过这种方式,观察到所有的1A型超新星都是如此。这足以进一步推测,宇宙中所有的天体都在加速远离,宇宙在加速膨胀。科学家们由此认为,有一种未知的神秘力量在推动宇宙加速膨胀,这就是暗能量假设的提出。