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主题:【原创】宇宙学的终结 -- 苏萸

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家园 您给的数值似乎差了一个量级

以下内容来自GOOGLE搜索结果,属于简单科普:

光在哈勃时间H内所走过的距离,也称哈勃半径。若取H=50公里/(秒·百万秒差距),则哈勃距离为6,000百万秒差距,相当于2×10^10光年。在宇宙年龄小于或等于哈勃时间的那些宇宙模型中,哈勃距离就是可以观测到的最大距离。但在宇宙年龄大于哈勃时间的勒梅特宇宙模型中,以及在宇宙年龄没有意义的稳恒态宇宙模型中,哈勃距离就没有什么特殊的意义。有人把哈勃距离定义为红移z=1的天体的距离。其依据是哈勃定律的近似形式cz=HD,虽然在数学上一致,但不正确。因为z>0.20时,经典多普勒公式就不能应用,要代之以相对论性多普勒公式。根据相对论,光速c是一切物质运动速度的极限,也是哈勃定律中可以容许的最大速度。

以下是香港天文学会理论天文组钟伟强文章:

美國天文學家哈勃於1929年發現星系退行速度與其距離存在著正比的關係,即所謂「哈勃定律」:退行速度v=H0X距離d,其中H0就是哈勃常數。隨著哈勃定律的提出,宇宙膨脹的觀念逐漸確立。天文學家後來發現哈勃常數遠超過當初哈勃所認知的內容。H0原來不單是量度宇宙膨脹的一個參數,而且還可以用來計算宇宙年齡、宇宙大小、宇宙中黑暗物質的數量、重子數目、輕元素豐度、甚至早期宇宙形成的結構等等。找尋H0的數值因此便成為近代天文學家的重要課題。事實上,哈勃太空望遠鏡的一個主要任務,以至其主鏡大小的設計,都跟尋找H0有莫大關係。

我們可以從哈勃定律看到要尋找H0,先要測量出天體(主要是星系團)的退行速度和距離。哈勃本人在1929年給出第一個數值:H0=513km/s/Mpc,即一個距離我們一百萬秒差距的天體,它的退行速度是每秒513公里(一秒差距=3.26光年)。哈勃於1953年逝世後不久,桑德奇將H0修正在50與100之間。若我們接受大爆炸理論,H0=50表示宇宙年齡介乎130到165億年之間。若H0=100,即表示宇宙年齡介乎65到85億年之間,而實際數字則取決於宇宙的物質密度。直至90年代哈勃太空望遠鏡升空前,天文學家從觀測計算到的H0依然是介乎50與100之間。為甚麼仍有兩倍的不確定呢?原來測量H0有兩個主要的誤差:第一個是測量退行速度的誤差,雖然天文學家利用光譜及多普勒效應,已經很準確地找到個別星系的退行速度,但由於與鄰近星系及星系團的引力作用,這個退行速度便不完全是因宇宙膨脹而產生。第二個誤差,也是最重要的一個誤差,就是距離量度的不確定。

除了幾百光年內的星體外,天文學家很主要倚靠測量造父變星來計算天體的距離,利用地面望遠鏡測量造父變星,可直接給出約二、三千萬光年內星體的距離,而對於更遙遠的星體,天文學家便要借助其他方法,但這些方法還是需要利用造父變星來作校正。哈勃太空望遠鏡的一個重點計劃,就是要測量更多更遠星系中的造父變星(遠達6,500萬光年),從而更準確地校正其它測量遙遠天體的方法,使我們更精確地把距離測量擴展至三億二千萬光年。此外,這個重點計劃也會針對在室女座及天爐座兩個星系團作仔細觀測,從而得出更準確的H0數值。

以女天文學家費利曼為首的26人小組,是這個重點計劃的主持人。雖然這個計劃仍在進行中,但迄今已有不少成果。早於1994年這個重點計劃落實的初期,這小組已從旋渦星系M100的觀測中計算出H0=80±17,折算宇宙年齡大約在80億至110億年左右。當時曾掀起一場爭論,因為從恆星演化理論得知,一些最老的球狀星團可能已有150億年的壽命,怎可能星體比宇宙更年老?隨後幾年的不斷觀測,特別是NGC925、NGC1023、NGC3351、M101、NGC7331、NGC4414及NGC1365,到1999年為止最新的H0是70±10,相對於宇宙年齡90億至120億年。同時從依巴谷衛星得出的資料顯示,球狀星團的距離可能更遠一些,加上重新檢視球狀星團的理論模型,天文學家相信球狀星團的年齡並不是最初估計的年老。這場爭論的分歧因此便日益減少。

除了費利曼這個小組的工作外,桑德奇利用Ia型超新星爆炸作為計算距離的方法,測出H0=55-60,此外,埃利斯等天文學家利用統計方法算出H0介乎66至82之間。還有一些天文學家另創新方法來測量H0,例如利用引力透鏡現象及微波背景輻射與星系團的熱等離子體造成的散射現象等等。跟50年代H0數值的兩倍不確定比較,今天在探求這個重要天文參數的數值工作上,已有了一定的進步。

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