第六百二十一章 宇宙年齡

“小弟,那什麼是吸積?”

楚雲問道。

“在宇宙中有兩類吸積是重要的。

第一類是小顆粒互相碰撞並粘在一起以形成較大物體的過程。

碰撞必須恰到好處才能發生這種情形——如果碰撞過於猛烈,就會擊碎物體而不是讓它們粘在一起。

當太陽從空間一個氣體塵埃雲中誕生,並在自身引力作用下坍縮時,年輕太陽周圍形成了一個向赤道平面沉降的物質盤。

這很像我們今天看到的土星環在更大規模上的翻版。

太陽系中的行星和其他天體,就是在這個開始時由大小不超過1毫米的細小顆粒構成的旋轉物質盤中,通過吸積而形成的。”

五號說道。

“小弟不是有兩種嗎?怎麼不說了?”

李思特問道。

“我說了那麼多,我要休息一下。”

五號說道。

“我來說吧,第二類吸積是大質量天體通過其引力場的吸引從周圍獲取物質的過程。

像我們太陽這樣的普通恆星就在不斷地從星際空間吸積物質,不過規模很小。

擁有較強引力場的天體,如中子星和黑洞,其吸積要強烈得多。

於是,向天體跌落的物質形成一個吸積盤。

因爲物質在引力場中降落時獲得能量,盤中的原子又互相碰撞,所以原子的溫度可以變得很高,以致能輻射X射線。

以極大規模在一些包含數百萬倍太陽質量的黑洞的星系中心發生的這類過程,有可能提供類星體的能源。”

虛妄代替五號說道。

“虛妄你也會天文知識?”

李思特好奇地問道。

“我可是機器人。”

虛妄說道。

“那什麼是吸積盤?”

楚雲問道。

“環繞一顆恆星或其他天體的物質環,環中物質迴旋降落到盤內的天體上,這就是吸積盤。”

虛妄說道。

“那什麼是活動星系?”

楚雲問道。

“從稱爲核的中心區域發射大量能量的星系。

這賦予這類天體另一個名稱——活動星系核,通常簡稱爲AGN。

這個名詞包括了在不同時期發現的、已有不同名稱的許多種類高能星系,其中有賽弗特星系、N星系、蠍虎座BL型天體和類星體。

現在認爲,所有這些天體的能量都是由某種基本相同的、涉及活動星系中心一個特大質量黑洞對物質吸積的過程所提供。

星系的物質落進黑洞時,與它的質量對應的引力能被釋放並轉變成電磁輻射,包括光、X射線和射電波。”

虛妄說道。

“能夠詳細說明嗎?”

楚雲問道。

“我只能說,這個過程的效率極高,致使流入物質的10%或更多的質量按照愛因斯坦的著名公式E=mc^2轉變爲能量。

中央黑洞的質量可以多達太陽質量的1億(10^8)倍,正好是環繞它的星系中全部明亮恆星質量的0.1%。

它只需要每年“吞食”相當於1~2個太陽這種恆星的質量,就能夠提供在最強大活動星系中觀測到的能量。

中心能源產生的能量往往朝星系的兩邊射出,大概是通過黑洞的“極”出來的。

這一能量不能從其他方向逃逸,是因爲被吸積盤阻擋。

射出的輻射與星系中及其附近的物質相互作用的地方,可以產生細的噴流或稱爲瓣的發出射電波的延伸區”

虛妄說道。

“真厲害!”

李思特說道。

“那什麼是宇宙年齡?”

楚雲繼續問道。

“宇宙年齡,宇宙在膨脹,隨着時間的流逝和空間的拉伸,使得星系互相遠離。

如果設想將這一過程在時間上反推,看來就必定在很久以前存在過全部星系擁擠一處的起始狀態。

宇宙起源於大爆炸的這一思想得到愛因斯坦廣義相對論的證實。

宇宙的當前膨脹速率由叫做哈勃常數的數字H_0給出。

H_0的數值可通過觀測來決定。

如果宇宙從大爆炸以來一直以相同速率膨脹,那麼它的年齡就應該等於哈勃常數的倒數1/H_0,這個年齡叫做哈勃年齡。”

虛妄說道。

“還有嗎?”

李思特繼續問道。

“實際上,隨着宇宙年齡的增加,星系之間的萬有引力趨向於減緩它的膨脹。

哈勃常數對宇宙一生中同一階段的所有星系是相同的,但卻隨時間的逝去而減小。

這意味着,從哈勃常數當前值計算的年齡總是大於宇宙的真年齡,因爲宇宙在過去膨脹得比較快。

H_0的準確值是很難測量的,天文學家廣爲接受的一個值是55公里每秒每百萬秒差距。

利用這個數字得到的宇宙年齡上限是180億歲。

再利用基於愛因斯坦方程式的標準宇宙模型,可以換算出真年齡爲120~150億歲。”

虛妄淡定地說道。

“還有嗎?”

李思特繼續問道。

“估計宇宙年齡的一個間接方法是利用恆星的年齡,其前提假設是宇宙必須比最年老的恆星更年老。

對球狀星團的研究表明,我們銀河系中有些恆星可能已經年高140~180億歲了,這正好與H_0=55公里每秒每百萬秒差距時的宇宙年齡相符。

但有些宇宙學家爭辯說,哈勃常數要大得多,也許大到了100公里每秒每百萬秒差距。

那樣一來,宇宙年齡就將縮短到小於100億歲。”

五號說道。

“然後呢?”

楚雲問道。

“在這種情況下,它就不可能含有140億歲的恆星。不過,新近的一些研究表明,哈勃常數有可能小於40公里每秒每百萬秒差距,這將使宇宙稱心如意地比它包含的恆星更年老了。”

五號淡定地說道。

“這些只是都要專業啊,在下去我都不敢問了?”

楚雲看着五號說道。

“我到是沒覺得什麼?”

機器人說道。

“你是機器人,當然不說了。”

吳剛說道。

“所以纔有不一樣的事情發生啊,你們還有什麼要問的嗎?”

吳剛伸懶腰說道。

“你問我,我也不知道啊。”

四號說道。

“別廢話了,趕緊的看完這些星空就可以了。”

吳剛說道。

“那我們換個話題吧?”

李思特問道。

“好啊!”

“……”

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