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这意味着如果人们能够确定一个天体是Ia型超新星,就能利用它们的亮度来很好地估计其距离。
第一批利用Ia型超新星研究宇宙膨胀历史的结果在20世纪90年代末才开始出现。
超新星宇宙学项目(SupernovaologyProject)和高红移超新星搜寻小组(High-ZSupeream)两个研究组都参与了这项工作,他们大约在同一时间发表了各自的结果。
利用对超远距离的超新星(也就是几十亿年前爆发的超新星)的观测,他们有了一些令人惊讶的发现。
他们确认了宇宙膨胀的速度并没有减慢,而是在加速。
这一结果完全出乎意料,因为理论上在引力作用下相互远离的物体只会减速远离,整个物理学界都被震惊了。
当然对于理解引力来说,这其实是非常迷人的结果。
我们将在第6章仔细研究这些结果,现在让我们回到宇宙大尺度结构。
晚期宇宙
和恒星会聚集在一起形成星系一样,星系也会聚集在一起形成一种叫星系团(clusters)或超星系团(super-clusters)的结构。
这就是宇宙学家们所说的大尺度结构(large-scalestructure)。
大尺度结构研究也始于哈勃。
正是哈勃第一次意识到天文学家们用望远镜看到的螺旋状的天体实际上是遥远的星系。
在那之前,人们一直在问银河系是不是宇宙中唯一的星系,就像大海中的孤岛那样。
利用上文提到的造父变星,哈勃发现那些螺旋状天体比我们看到的周围的恒星更加遥远。
对此唯一的解释是,它们是由很多很多恒星组成的更大的天体。
从那时起,人们开始描绘一张天图,它能表现我们周围的大尺度结构在空间上是如何分布的。
和观测宇宙学的很多分支一样,这一新领域一开始发展得非常缓慢,直到20世纪末期才开始加快步伐。
其中一个标志性的观测项目是1977年到1995年的哈佛-史密松CfA巡天计划(HavardSmithsonianCfAsurvey)。
CfA巡天计划测量了大约20000个星系的退行速度并记录了它们在天空中的位置。
利用哈勃定律,人们把退行速度转化成了距离,于是描绘了宇宙中大尺度结构的“天图”
。
他们发现星系们成团地聚集在一起形成了跨越相当大范围的结构,其中最引人注目的是所谓的CfA2长(CfA2GreatWall)。
这一结构是大量星系聚集的产物,它大到光从其中一端传播到另一端需要五亿年以上的时间。
最近的星系巡天发现了更大量的星系。
2dF巡天利用南威尔士的盎格鲁-澳大利亚望远镜从1997年到2002年的观测了超过200000个星系。
2000年开始,计划到2020年结束的斯隆数字巡天(SloaalSkySurvey,缩写为SDSS)到目前为止已经测量了几百万的星系。
实际上现在人们已经有了浩如烟海的星系(以及其他类型的天体)图像,天文学家们不可能一个个去研究它们。
计算机程序可以快速检阅星系,但和人眼(和大脑)比起来,它们对辨别星系的重要特征没那么拿手。
一个聪明的办法是把这些图像都放到网上,并让公众参与进来辨认它们的身份——这一项目被称作“星系动物园(GalaxyZoo)”
。
2dF和SDSS发现了更多大尺度结构,甚至比CfA巡天发现的更大。
其中最大尺度的结构被称为斯隆长城(SloaWall),它大约是CfA2长城的两倍大。
实际上斯隆长城的尺度大到如果把类似尺度的东西首尾相接排起来,整个可观测宇宙只能装下几十个这样的结构。
它们实在是巨大无比,但你最好记住这仅仅是利用超新星和CMB研究的距离尺度的一小部分。
还有更多的星系没有被发现,人们还在观测是否存在更大的结构(人们期望它们并不存在,不过期望的事情未必是真的)。
这些发现都非常令人印象深刻,现在让我们来看看它们对研究引力来说意味着什么。
这些观测所发现的结构都是由引力造成的。
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