宇宙的範圍有多廣
宇宙到底有多大
我們現在所談到的宇宙大小,是指可見的宇宙,也就是以我們人類生活的地球為中心的一個球體,它的半徑是從大爆炸、即宇宙作為一個點誕生,並開始向外迅速膨脹以來光所通過的空間。從整體上看,宇宙很可能比這個可見的宇宙大得多。
“光年”是天文學采用的計量單位,也就是光在一年中經過的路程。光的速度大約為每秒30萬千米,一光年大約是94600億千米。銀河係的直徑約為10萬光年,而且在銀河係之外還有另外的星係,離我們有數十億光年。我們目前所能觀測到的宇宙邊緣與地球相隔約100億至200億光年,這是到目前為止所知最遙遠的天體。
宇宙盡頭在何方
在20世紀以前,人們認為太陽係幾乎就是一切,不相信太陽係以外還存在其他星球。至20世紀,人們又認為太陽係所屬的銀河係就是整個宇宙。至於銀河係的大小,當時最大的估計是寬約20000光年,其中包含20億至30億顆像太陽一樣的恒星。
1920年,天文學家哈洛·沙普利等人根據當時掌握的測量恒星距離的新方法,算出了銀河的真實寬度是10萬光年,其中包含的恒星總數達2000億顆至3000億顆。
同20年前的看法相比,銀河擴大了100倍,而且還斷定這極度擴大了的銀河並不是全部的宇宙。
與此同時,天文學家又發現宇宙是由許多個像銀河係一樣的星係集成的,每個星係由幾十億至幾萬億顆星體組成。而且天文學家證明了宇宙是動態的,成群存在的星係彼此相互分離,它們之間的距離越來越大,宇宙也在不斷擴大。
1929年,美國天文學家埃德溫·哈勃等人設計出了確定星係距離的多種方法,證明即使是離我們比較近的星係,如仙女星係距離我們也有230萬光年。
按照宇宙誕生之後就急速擴大的宇宙模型,可以計算出宇宙的年齡大約為130億年。
宇宙範圍的測量
這樣遙遠的距離簡直無法想象,但天文學家的職責就是準確地計算、測量出宇宙的大小和範圍。
假如天文學家可以找到一支“標準蠟燭”,也就是某個類星體,它有穩定亮度,特別顯眼,遠隔半個宇宙也能夠看見,那麼這個問題便不再是謎。
到目前為止,大家公認的整個宇宙可通用的“標準蠟燭”還沒有找到。因此,天文學家運用這一基本方法時通常采取一種分步方式,這就是設立一係列“標準蠟燭”,每一步的作用就是測定下一步。
近些年,遠紅外線觀測造父變星、行星狀星雲和美國麻省理工學院的約翰·托裏的成片星係,3種不同的“標準蠟燭”使大多數人認為宇宙並不古老,僅有110億年至120億年。
但是,並不能肯定這就是正確答案,因為至少有另外3個天文學家小組得出了不同的結果。
其中的一個小組是以哈佛大學天文學係主任羅伯特·柯什納為首的科學家小組,他們得出的結論是宇宙並不古老,可能有150億年。但普林斯頓大學的埃德·特納,卻測定宇宙有240億年。至於宇宙究竟有多大,它的盡頭究竟在何處,也許將永遠是個謎。
什麼是“失落的世界”
天文學家提出,在遙遠的宇宙邊緣,存在著一些與地球環境相似的行星,它們被稱為“失落的世界”。
科學家們相信,這些行星在太陽係形成初期被摒出太陽係,從而成為宇宙中的“遊魂野鬼”。它們那裏的氣候暖和而且濕度充足,足以維持生命的存在。
美國加利福尼亞州技術學院行星科學家史蒂文森表示,盡管這些地球的“孿生兄弟”沒有像太陽那樣的恒星為它們提供熱力,但它們的表麵很可能有厚厚的氫氣層,氫氣層中蘊藏著由行星天然放射作用所發出的熱量,並使這些微熱得以長期保存。
史蒂文森說,這些“被逐者”從太陽係形成過程中所獲取的熱能,即使經過幾百億年也不會耗盡。
“失落的世界”理論問世後,引起了極大的爭議,因為史蒂文森的論點目前還不能得到證實。那些遙遠的孤星如果存在的話,也隻能發出極少的放射熱能或無線電波,以目前的技術而言,地球上的科學家根本無法觀察到它們。
拓展閱讀
銀河係是太陽係所在的恒星係統,包括1200億顆恒星和大量的星體、星雲,還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。它的直徑約為10萬多光年,中心厚度約為1.2萬光年,總質量是太陽質量的1400億倍。銀河係是一個旋渦星係,具有旋渦結構,即有一個銀心和兩個旋臂,旋臂相距4500光年。