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如何测出宇宙的质量?(2/2)

宇宙的边缘世界作者:原艾伦 2021-09-09 03:44
谱类型也有相应的特征这样,分析一颗恒星的光谱,用测到的亮度结合算出的距离推出绝对亮度,再按照上述规律反演,就可以算出一颗恒星的质量

    于是就得到所有恒星的质量了吗

    不是,因为我们能看到的几乎所有恒星都处于银河系内,而银河系中大部分恒星我们是看不见的被银河本身挡住的处于另一侧的部分,所以要确定银河系的结构。一是根据观测来绘出可见部分的恒星分布,二是观测河外星系的形态来反推银河系。于是得到了银河的大致形态,是一个旋涡星系

    这样就得到了可见部分的质量

    我们可以看到的部分约占银河系的40,这个比例足够大,所以可以用它的特征去推整个银河系的特征,于是我们知道银河系中70都是太阳这样甚至更弱的恒星,剩下30大部分是大质量恒星、中子星、黑洞,及相当数量的褐矮星,还有数不尽的行星、碎石块、星云等但它们的质量可以忽略不计,于是就得到了可见物质的质量

    于是就得到了银河系的质量了吗

    不是。通过观测不同距离的恒星的绕银心公转速率可知,仅靠可见物质不足以维持大部分恒星绕银心公转,计算可知暗物质占有相当大的比例;通过观测银河系星簇中一些矮星系向银河系掉落的速度可知,仅靠可见物质不可能让它们达到这样的加速度;一些被甩出银河的恒星也可以提供数据。综合很多观测和计算,暗物质占银河系质量的7成以上。算上它们的质量,才能得到银河系的总质量

    然后就可以拿银河的特征去算河外星系的质量

    和根据规律去推恒星质量一样,拿到了银河的数据,就可以去观测河外星系的总光度、光谱成分、尺寸、附近矮星系的绕行速度等,算出一个河外星系的大致质量

    难道要每个星系都算一遍

    当然不行,全宇宙有数千亿个星系呢。但是经过相当的观测后,可以认为星系的分布基本是各向同性的,向东看能看到100个星系的话,向西看也能看到100个,并且不同类型比例都差不多。所以未统计区域的质量就可以根据已知区域的情况去推算。这样可以得到所有可见物质的总质量

    那么暗物质呢

    这就需要涉及到宇宙加速膨胀的问题了。假定使空间扩张的能量叫做暗能量,而可见物质质量已知,那么计算扩张的速度等具体我也不知道要算哪些啦就可以得到暗物质的大致质量。现今测到的结果,是暗能量占73,暗物质占,普通物质则只有不到4

    最终结果呢

    1053kg,这是一个估值