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如何利用哈勃常数来估算宇宙的年龄?

不过话说回来,我们是怎么知道宇宙正在膨胀的?

为此,我们需要利用到多普勒效应。相对运动能影响所观测到的光的颜色。如果光源是朝着我们运动,我们看到的光就会偏蓝色,此即为蓝移。如果一个光源远离我们运动,那我们看到的光就会偏红色,此即为红移。光源移动得越快,则这种偏移就越大。

我们测量很多恒星、星系和星系团的这种色移,通过观测,发现大部分星系都是远离我们而去,也就是大部分星系都呈现出红移。同时,我们也确定了这些星系的距离。如果我们以星系和星系团的距离对它们的红移作图,我们得到了一些非常有趣的发现。

距离为纵坐标,红移为横坐标

如上图所示,距离和红移之间呈现出线性关系。这意味着星系不是简单地随机移动,正如在一个稳态、均匀的宇宙中那样。相反,越遥远的星系红移值越大,这意味着它们远离我们而去的速度就越高。距离和速度之间的这种关系在各个方向都是相一致的,这就意味着宇宙在各个方向上都在膨胀。

因为距离和速度之间关系是线性的,所以可以拟合出一条直线。而这条直线的斜率被称为哈勃常数,以美国著名天文学家埃德温·哈勃的名字命名(哈勃太空望远镜亦是如此),他是第一个观测到这种关系。根据SDSS-III重子振动分光镜勘测于2016年7月公布的最新数据,哈勃常数为67.6(+0.7/-0.6)(km/s)/Mpc(Mpc即百万秒差距,为天文学中常用的距离单位,1秒差距≈3.26光年)。

根据哈勃的发现,几乎所有的星系都在远离我们而去,并且距离越远退行速度越高

当然,如果宇宙正在膨胀,那么它在过去一定比较小。如果我们假设宇宙以一个恒定的速率膨胀,那么我们就可以回溯到宇宙的体积为零时的时间。换言之,宇宙有一个有限的年龄,而且宇宙开始于一种极其小且极其稠密(因此非常热)的状态。我们将此称之为宇宙大爆炸的起点。

如果你算下,就知道宇宙的年龄即为哈勃常数的倒数。基于这个值,算得宇宙的年龄约为147.9亿年。以上只是个估算,根据维基百科,目前,更精确的宇宙年龄为137.99±0.21亿岁。

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