宇宙11�蛳膳�星系距离90万光年?为什么哈勃丈量的误差这么大?

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20世纪初,人们对天空中看到的螺旋星云就发生了分歧,威尔逊山上的天文学家以为这是“原始恒星”,汉密尔顿山上的天文学家以为这是遥远的星系。

双方代表沙普利和柯蒂斯,还为这事专门坐火车去华盛顿,举行了一场大争执,精彩水平丝绝不亚于爱因斯坦和玻尔的世纪论战,那么一个争论的是,我们天下的本质性问题,那么一个争论的是,我们这个宇宙巨细的问题。

那时沙普利和柯蒂斯都枚举了让对方无法注释的观察证据,以是两人谁也没占到廉价,不分输赢。

那么在他们枚举出的证据中,有一项异常新鲜,也就是1912年天文学家斯莱弗发现,这些星云的运动速率异常快,有些速率甚至能到达每秒几千公里,而银河系内的天体平均的运动速率也就是每秒几十、几百公里而已。

这还不是最新鲜的,最令人费解的是,这些星云大部门都在远离我们,这是咋回事?那时的人们并不知道。以上的这些我在上个视频中有详细的先容,有兴趣的同伙可以回看一下。

今天我们将迎来真正的天文学家,河外天文学的开创者,埃德温・哈勃。它的观察和发现注释人们的疑心,而且把我们带入了一个重大而又膨胀的宇宙当中。

埃德温・哈勃,1889年出生,美国人,在他发展的谁人年月,天文学家并算不上是一个正经的职业,除非你稀奇有钱,可以把兴趣兴趣当饭吃,那就另说了。

惋惜的是哈勃就是一个通俗人家的孩子,他只能把天文学当做课余兴趣,在父亲的要求下他学的是执法专业,1910年哈勃有幸获得了罗兹奖学金,有了去英国牛津大学留学的时机。

在牛津大学他学的依旧是执法,天文学完全是抽闲自学的。在英国的3年间,哈勃最大的转变,就是完全被英化了,口音也酿成了英国口音,喜欢穿粗呢大衣,年数轻轻就烟斗不离嘴,一幅老派、典型的英国风。

很显著哈勃很喜欢英国,要不是他的父亲在1913年去世哈勃估量就定居在英国了。哈勃在回到美国以后,为了送还父亲临终前欠下的债务,就教了一段时间书,在这之后他就完全甩掉了跟执法有关的所有想法。全身心投入到了天文学当中。

哈勃先在芝加哥的叶凯士天文台找到了一份事情,之后1920年才来到了威尔逊天文台,前面的文章说了,威尔逊山上的天文学家大部门支持沙普利的原恒星看法。

但哈勃一直以来都保持着中立的态度,他想搞清晰这些螺旋星云到底是啥,以是就制订一份研究设计,主要就是考察螺旋星云周围泛起的新星,由于在“大争执”中,柯蒂斯就说,在螺旋星云所在的天区中泛起新星的概率要高于其他天区,而且这些新星的亮度要比其他天区泛起的新星的亮度要暗。

哈勃就以为这一点异常的主要,以是就大量的观察和网络这些新星的数据。好,信托你已经发生了一个疑问,啥是新星?岂非是超新星?不是的,超新星一样平常有两种Ⅰa型超新星和Ⅱ型超新星,也称为核坍缩超新星。

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那么Ⅰa型超新星泛起有两种情形,两颗白矮星相撞就会发作Ⅰa型超新星,或者是一颗白矮星大量、快速地吸收了伴星的物质,导致质量在短时间内跨越了1.4倍的太阳质量,这是钱德拉塞卡极限,就会导致焦点再次点燃核聚变,发生爆炸。这也是Ⅰa型超新星。

Ⅱ型超新星就是我们常说的超新星了,说的是恒星在殒命以后,它的焦点凶猛地坍缩成中子星或者是黑洞的时刻,就会发作超新星爆炸。这就是Ⅱ型超新星,以是叫它核坍缩型超新星。

这里我们说的新星是另外一种情形,若是一颗白矮星,很缓慢、很温柔地从它的伴星那里偷氢气的话,当最外层的氢到达一定的质量就会很温顺地燃烧,这时我们就会在天空中看到一颗恒星突然增亮了,过段时间以后又逐步地消逝了,然后它又最先在最外层攒氢气,这个历程一样平常最短的也需要几十年的时间,固然几百年、几千年的也有,这就是新星发作的原理。

那么哈勃在寻找新星的历程中,一直都在关注M31星系周围之前泛起过三颗新星的位置,这三个新星,有一个位于星系的边缘,一个位于星系盘面的周围,一个位于他俩的中央。

1923年10月6号的晚上,哈勃又看到了一颗新星泛起在了M31周围,他发现这颗新星和之前泛起新星的位置一模一样,它马上就熟悉到了这不是一颗新星,由于我适才说了新星发作以后是不会在短时间内再次泛起的。

而这个新星距离上次泛起才已往了31天的时间呀,那这是啥?你想一下,我信托许多人都猜对了!这是一颗变星,而31天正是它的变光周期。

这张底片就是当天晚上哈勃拍摄的,红圈圈住的三个地方就是适才说的三颗新星的位置,最上面的谁人就是哈勃再次看到的新星,但此时哈勃已经意识到了,这基本不是新星,以是它在底片上划掉了代表新星的字母N,用红笔写下了代表变星的VAR,还附带了一个叹息号!

这个叹息号就可以看出,哈勃那时有多兴奋了!由于发现了变星就意味着可以丈量距离了。上节课我们说过,只要知道了变星的变光周期,就能知道它的本征亮度,然后再丈量它的视亮度,我们就能通过简朴的平方反比关系,算出这个变星跟我们的距离。

那么那时哈勃凭证这颗变星算出M31一定在银河系之外,由于它距离我们90万光年,很显著比银河系的局限大了许多。

哈勃的这个观察就平息了人们之间的争论,我们的宇宙不仅仅有银河系,在银河系之外另有许多的星系,这些星系就像大海中的岛屿一样,漂浮在深邃的宇宙空间中,人类的宇宙观一下从沙普利10万光年的尺度,扩展到了数百万光年。

在随后的几年中,哈勃观察了更多的螺旋星云,没有破例,他们都是远离银河系的星系,而且他们都比M31要远得多。

固然哈勃的发现,不仅仅是扩大的宇宙的局限,它还为斯莱弗发现的星云红移提供了更大的意义。这是我们下节课要说的内容。

下面我们说下,为啥哈勃测出来的距离只有90万光年,现在我们知道M31距离我们至少220万光年。

由于哈勃用错了造父变星,这是我们厥后才知道的,变星有两种,一种是造父变星,也就是以仙王座δ星为首的一类变星,另有一类是天琴RR型变星。

这两类变星最大的区别是,造父变星属于星族Ⅱ中的恒星,异常古老,不含重金属,天琴RR型变星属于星族Ⅰ中的恒星,含有较多的重金属,质量也普遍较小,就像我们太阳一样。

这种变星在相同的光变周期下,天琴RR变星的本征亮度要比造父变星亮4到5倍。以是那时哈勃在M31中实在看到的是天琴RR变星,他以为是造父变星,以是就低估了人家的本征亮度,才导致了丈量出来的距离只有90万光年。

若是修正以后,再把气体、灰尘这些消光物质思量进去了,差不多就是今天丈量出来的距离了。

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