与人的死亡不同,有一些濒死的恒星不是静静地死去,而是在“断气”前突然发生爆炸,变得异常明亮,这就是超新星爆发。通过观测超新星,科学家能知道有关宇宙的一些秘密,比如宇宙的过去、现在和未来。
公元2000年前后,科学家对超新星进行了一系列非常重要的观测。
什么是超新星?超新星是恒星在死亡前的“大爆炸”。大多数天体在我们的一生中是很难观察到它们的变化的,即使是100万年内,也没有多大变化。超新星则不同,超新星是一种快速变化的天体,其亮度在一星期之内就会发生变化,在一个月内则会发生明显的变化。
科学家为什么要观测超新星呢?用吹气球来简单说明。当你吹一个表面有斑点的气球时,你会看见,气球表面上的斑点会随着气球表面的膨胀而逐渐变大。同样的道理,当科学家观察超新星时,他们会“看见”,超新星发出的光线在膨胀的宇宙(根据大爆炸理论,宇宙起源于一次大爆炸,自那以后宇宙一直在膨胀)中旅行时会被拉长(红移现象,参见后面的文章《开天辟地大爆炸》)。因此,只要测试超新星发出的光线的变化,科学家就能知道在光线从超新星出发旅行到地球的时间里宇宙膨胀了多少,进而了解宇宙最后的命运。这种方法也是目前测量遥远天体在宇宙中旅行速度的最好的方法。
值得注意的是,科学家这一次重点观测的不是一般的超新星,而是一种特殊的超新星——1a型超新星……
相关链接:开天辟地大爆炸
宇宙是怎样形成的?教会说是上帝创造了世界,我国古人说是盘古氏开辟了天地。科学地认识这个问题,是从爱因斯坦的两篇论文——分别于1915年和1917年问世的《广义相对论》《用广义相对论对整个宇宙的考察》开始的。在这两篇文章里,爱因斯坦以全新的视角描述了物体在时间和空间的运动,并且提出了有关宇宙的新的数学模型。爱因斯坦的宇宙模型以它独特的数学形式自然地且几乎自动地得出了一个结论:宇宙很大,很空旷,而且在膨胀。但是,爱因斯坦在研究中沿袭了传统观念,认为宇宙是静止的。为了符合他的“静止宇宙”模型,爱因斯坦不惜在公式里加进一个改正因子,即“宇宙常数”(正是这个宇宙常数使他的宇宙模型黯然失色。爱因斯坦后来说:宇宙常数是他科学生涯中最大的错误)。
读懂了爱因斯坦“静止宇宙模型”的人当中有一个荷兰人,名叫德西特。他曾经热情洋溢地写文章介绍和诠释爱因斯坦的工作,并提出了自己的宇宙模型。1917年,德西特把爱因斯坦相对论的副本连同自己的论文寄给了伦敦皇家天文学会。
当时伦敦皇家天文学会的秘书叫爱丁顿,是天文学界颇有名气的学者,他的看法极具影响力。在一次会议上,爱丁顿以极大的兴趣介绍了爱因斯坦和德西特的文章。爱丁顿具有足够的智力和能力来鉴赏广义相对论,他也因此被人们称为“世界上仅有的三个能理解爱因斯坦相对论的人中的一个”。
无论是爱因斯坦模型还是德西特模型,它们都是“静止宇宙模型”。后来,爱因斯坦和德西特都对自己的模型做了深刻的反思,并于1932年联手建立了一个新的宇宙模型,即“爱因斯坦-德西特模型”。在这个用广义相对论基本方程构造出来的简单的宇宙模型里面,宇宙常数去掉了,明确指出宇宙在膨胀,并且暗示在很久以前有一个确定的“创世事件”存在。在这个事件中,宇宙从一个数学点上创生出来,这个点上的密度无穷大,叫做“奇点”。
在创立宇宙模型上,有一个人的工作不可抹杀……
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