文档介绍：从银河系看宇宙
从银河系看宇宙
什麼是宇宙?
宇宙是一切物质及其存在形式的总和,它包括地球和其他一切天体。所以,宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体。
人类对宇宙的认识是先从地球开始的,然后从地球扩展到太阳系,从太阳系扩展到银河系,从银河系扩展到星系,从星系扩展到星系团……等等。宇宙是如此之大,包括上千亿个星系,但人类可以观察到的星系数量非常有限。天文学家认为,距离人类最近的任何一个可见星系,如果以光速朝它飞去,大约需要10亿多年的时间。
在过去的200年里,人类已经开始对宇宙的组成有所了解。尽管宇宙空间存在很多星系或超星系,但大部分宇宙空间是空空荡荡的,或者是充满着人类看不见的物质。
宇宙的结构是怎样?
天文学家认为宇宙是一系列星系、超星系,以及更大规模的超星团所排列组成的星X。采用计算机模拟分析,宇宙呈现一种纤维X状结构,其X络上分布着节点、纤维带和层。随着宇宙膨胀,这些微小的高密度区逐渐吸引更多的物质向其聚集,渐渐地,形成了我们今天所能观测到的宇宙。
在这个星X结构中,几乎所有的星系部分布在“纤维丝”上,而在它们的中间则是巨大的空洞,天文学上称为“巨洞”。这些巨洞的体积巨大,有些直径可达3亿光年,几乎空无一物。不过,天文学家认为尽管看上去那里一确实什麼都没有,但实际上那里也许充斥着暗物质,有待人类进一步探索。
宇宙的年龄是多少?
宇宙的范围如此巨大,目前天文学家还不能算出宇宙的精确年龄,但是,有很多不同的观测数据,可以证实宇宙的年龄大约为140亿年。
例如,星体放射出的光谱是一种化学物质,通过测定和分析这种化学物质,就可以确定宇宙的年龄。目前已经测定最老的星体的年龄是130亿年,它形成初期还要花上10亿年左右的时间,由此推算出宇宙的年龄大约为140亿年。
再例如,天文学家测量银河系中死去的白矮星的温度,然后推算其死的时间,进而推算其年龄。最老的白矮星年龄大约有120亿~130亿年,这个白矮星的形成还要花很长时间,所以宇宙年龄最小也要140亿年。
另外,天文学家通过逆推算宇宙膨胀的过程,就会知道星系间的扩展速度,根据这个扩展速度,计算从宇宙初期到扩展成今天这种程度所需要的时间,即为宇宙年龄。最后结论也是大约140亿年。
宇宙究竟有多大?
目前没有人知道宇宙究竟有多大,所以宇宙的大小可以由人们任意想象,但借助于最先进的望远镜,可以观测到宇宙中至少包含几千亿个星系。真空中的光速是一个常值,那麼由于宇宙自诞生以来大约为140亿年,这就意味着我们最远只能看到140亿光年远的地方。所以人们得出结论:宇宙空间的直径比140亿光年大得多。
从另一个角度看,由于宇宙膨胀速度极快,所以目前我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离可以达到465亿光年。另外,尽管我们并非居于宇宙的中心,但是我们居于可观测宇宙的中心,它是一个直径约为2×465亿光年,即930亿光年的球体。事实上,宇宙是无限大的、无穷无尽的、无边无际的。
宇宙是在变化的吗?
在过去很长一段时间里,科学家一直认为宇宙是恒定不变的。在20世纪里,人类一个重要的发现就是科学家知道了宇宙是不断膨胀的,并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。由于宇宙膨胀,使宇宙空间变得越来越大。
直到1924年,科学家才知道银河系之