宇宙学新贵——暗能量

“绝境之中须用奇招” (Desperatetimesevidentlycallfordesperatemeasures) ,这是英国著名物理学家、剑桥大学教授吉邦斯 (G W Gibbons)在一篇关于新近宇宙学发展的论文中的精彩评述。自从 2 0世纪 90年代以来 ,随着技术的突飞猛进 ,人类对宇宙的探索达到了前所未有的水平。以哈勃太空望远镜为代表的新一代卫星探测器的发射 ,使人类第一次能够清晰的窥测宇宙深处的奥秘。同时 ,这种对宇宙的深入认识 ,也对传统的观念提出了强烈的挑战。上个世纪的最后几年里 ,在宇宙学中发生的一系列重大的发现 ,完全可以与哈勃在上个世纪初发现星系的退…     

大爆炸之前

前大爆炸时期是存在的。大爆炸并不是时间的开始，而是宇宙历史中的一个转折点。 大爆炸之前宇宙是什么模样？若你问宇宙学家，他们通常会搪塞说，这个问题没有意义。如著名的天体物理学家霍金对此总是问道，“北极之北是什么地方？”按现代宇宙学的主流思想，大爆炸意味着宇宙的真正开始，空间和时间由此进入存在，决不会有“之前”这个问题。 但有一位物理学家敢于挑战这个问题。若他正确，那么在大爆炸之前，宇宙已经历了一个不可想象地久长的时期。欧洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的Ｇ·范纳齐奴说，“大爆炸远不是时间的开始，它仅是宇宙…     

2006年度诺贝尔奖获得者

诺贝尔物理学奖瑞典皇家科学院10月3日宣布,2006年度诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特,以表彰他们借助美国1989年发射的COBE卫星发现的宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。该发现为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了支持,将有助于研究早期宇宙,帮助人们更多地了解恒星和星系的起源,使宇宙学进入了“精确研究”时代。他们将分享1000万瑞典克朗(约合140万美元)的奖金。诺贝尔化学奖瑞典皇家科学院10月4日宣布,美国科学家罗杰·科恩伯格因在“真核转录的分子基础”研究领域所作出的贡献而独自获得2006年诺贝尔化学奖…     

WMAP将要告诉我们什么?--谈人类对宇宙演化的探索

我们的宇宙是何时开始、如何开始、为何开始的 ?它又将如何变化 ?它的最终命运又将如何 ?这是任何一个有好奇心的孩子都会问的问题 ;而对宇宙学家来说 ,对宇宙起源及最终命运的探索却既是一个十分古老的话题 ,又是一个非常热门的前沿问题。爱因斯坦在 2 0世纪的头 2 0年中奠定了我们将宇宙作为一个整体来认识的基础。 2 0世纪 2 0年代 ,美国天文学家哈勃通过对遥远星系光谱线特征的研究 ,证实了宇宙在膨胀。之后 ,宇宙学家们构造了各种宇宙学模型 ,做出各种预言。而模型与真实宇宙之间的相容性必须由观测来检验 ,正是现在WMAP (微波各向异…     

引力波揭秘宇宙新图景

<正>2014年3月17日,哈佛大学史密森天体物理中心宣布,科学家通过南极宇宙河外偏振背景成像(BICEP2)望远镜探测到了原初引力波存在的证据。如果得到确认,其意义不仅在于揭示宇宙大爆炸最初时刻的物理过程、有助于建立一个精确的暴涨理论,还将带来量子力学和广义相对论的进一步融合。关心宇宙学的读者对此也许并不感到意外,《Nature》和     

逃逸宇宙

巨大的星系飞快地离我们而去宇宙正在逃逸经典理论在这里不再适用谁把时间和空间推向远处2003年7月,美国匹兹堡大学的瑞安·斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组宣布,他们发现了宇宙存在暗能量的证据。2005年2月,一个由英国、法国、意大利和澳大利亚等国科学家组成的研究小组宣布,他们在距离地球2000万光年的室女座发现了由暗物质组成的星系。宇宙学家认为,这个重要发现是宇宙学研究的一个重大突破。世界各大媒体都对此作了详尽报道。也许你们会问:暗能量是什么?暗物质是什么?欲知答案还得从超新星说起。     

宇宙新观念

几个世纪来 ,天文学家一直凝视着夜空 ,追问宇宙为什么是这样 ?为什么我们居住的空间是 3维 ,而不是 2维、 1 0维或者 2 5维 ?为什么光速是如此之快而音速是如此之慢 ?为什么原子是如此得渺小 ,而恒星又是如此得硕大 ?为什么宇宙是如此得年老 ?我们的宇宙必须是这样吗 ?或者在其他地方 (宇宙 )情况会有所不同吗 ?仅仅一个世纪前 ,人们还认为银河系就是宇宙的全部。现在天文学家知道星系不过是散落在宇宙中的尘埃 ,而且真正要理解他们可能需要一个更广阔的宇宙———多重宇宙。例如 ,宾夕法尼亚大学的宇宙学家马克斯·泰格马克 (ＭａｘＴｅｇ…     

黄金眼:詹姆斯·韦布空间望远镜

詹姆斯·韦布空间望远镜(简称韦布望远镜)于2021年12月25日顺利升空.这台6.5 m口径望远镜是人类有史以来建造的最强大、最复杂的天文设备.尽管曾面临前所未有的技术挑战并导致发射日期一再推迟,但它目前已成功部署到遥远的日-地-拉格朗日-2轨道上,预计使用寿命可达10年以上.韦布望远镜的红外观测灵敏度大约是哈勃空间望远镜的100倍,其卓越的成像和光谱能力将为天文学多个领域带来重要突破.例如,它将首次探测来自宇宙大爆炸后年轻恒星和星系的第一束光,研究星系在宇宙学时标上的形成和演化,观测形成中的恒星-行星系统,寻找太阳系外行星存在生命的证据,等等.本文回顾了韦布望远镜的历史、发展和特点,介绍了有关的科学计划和前期科学观测项目,并展望了与其他望远镜联合观测的前景.     

一个疯狂的宇宙

几个世纪以来 ,天文学家一直在研究宇宙中的星系和大尺度结构是如何形成的。在 2 0世纪后半叶 ,宇宙学家发现这些过程有一个见证者 ,它就是温度仅为几K的宇宙微波背景辐射 (cosmicmicrowaveback ground,CMB)———大爆炸的余辉。恰恰在物质形成结构之前 ,CMB遍布了整个宇宙。大约 1 0年前 ,科学家发现了CMB的有效温度存在着微小的变化 ,这为研究星系的早期形成以及之后的演化提供了重要的线索。现在 ,另一个观测证据显示 ,这些温度上的差异始于大爆炸之后大约 40万年。通过位于南极的射电望远镜———度角干涉仪 (DegreeAngularScaleI…     

GRO卫星与宇宙γ射线研究

当光学天文学家注视着从有缺陷的哈勃天文望远镜得到的第一幅有用图像之时,他们那些企图通过γ射线来研究宇宙的同事却正准备发展哈勃望远镜的新伙伴——大型γ射线观测器.耗资55千万美元的γ射线观测器(GRO)目前在佛罗里达卡那维尔角(Cape Canaveral)的肯尼迪空间实验中心,等待着航天飞机将其送入轨道.只是现在航天飞机发射计划一再受阻,从今年4月推迟到11月,又从11月推迟到明年3月.这颗观测卫星的发射,可望使天文学家借助这种宇宙所产生的最强射线之一来全面研究宇宙.     

宇宙诞生之初的壮景——访中科院北京天文台李竞研究员

记者:不久前,1992年4月23日,美国加州大学劳伦斯·伯克利分校的天体物理学家乔治·斯穆特宣布,他们利用“宇宙背景探测器”发现了宇宙背景辐射中存在波动现象。美国科学家对这一发现评价极高,称它是科学界最重大的发现之一,并说“如果它是真实的,毫无疑问应考虑授予诺贝尔奖。”李竞(中科院北京天文台研究员):我已从广播、电视得到这一信息。但是,还没有见到正式发表的论文。我们暂且从科学新闻的角度谈论这件事。讨论宇宙背景辐射的波动问题,必须先了解热大爆炸宇宙学。记者:热大爆炸宇宙学是本世纪40年代由伽莫夫等提出的,今天它已成为现代宇宙学中一种影响最大的学说。     

宇宙学进入了"精确研究"时代

瑞典皇家科学院10月3日宣布，2006年诺贝尔物理学奖授予美国科学家马瑟（J．Mather）和斯穆特（G．Smoot），以表彰他们发现了宇宙微波背景（CMB）辐射的黑体形式和各向异性。马瑟和斯穆特借助美国1989年发射的宇宙背景探测器（COBE）卫星做出的发现．为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了支持，他们的工作“将我们带回了宇宙形成的婴儿时期”，“使宇宙学进入了精确研究时代”。     

D-维时空中的三次量子化

自Hartle和Hawking.Vilenkin在量子引力的框架中探讨宇宙的量子创生以来,量宇宙学已经历了3个发展阶段:(1)单个宇宙的量子理论,(2)Wormholes的机制及空间的拓变化,(3)多宇宙体系的量子理论,3次量子化-即宇宙量子场论.显然,研究这个时(≈10~(-43)S)宇宙的性质对我们完整地认识宇宙是十分重要的.     

宇宙学平坦问题的非暴胀解

按照标准宇宙学,宇宙空间曲率有正、负和零三种。如果宇宙物质的平均密度大于临界密度3H_0~2/8πG(H_0为描述现在宇宙膨胀率的哈勃常数,G为引力常数),则曲率为正;小于时,曲率为负;两者相等时曲率为零。天文学家认为宇宙空间曲率接近于零,即宇宙是平坦的。美国宇航局1989年11月发射上天的“宇宙背景探测器”卫星搜集的数据进一步肯定了这一平坦     

从无穷小到无穷大的发现

近年来,科学家们已经展开了对粒子物理、天体物理和宇宙学交叉领域的探索,包括潜伏在山洞中探测致星系成团的暗物质粒子;把探测器置于南极冰面和地中海下探测来自外层空间的中微子;建造γ射线望远镜以便打开宇宙的新视角;追踪超新星爆发以解读促使宇宙加速膨胀的暗能量.     

大爆炸理论再次“爆炸”

在今年早些时候召开的美国物理学会会议上,传出了“爆炸性”的新闻:美国国家航空和航天局发射的“宇宙背景探测器”卫星,终于测到了宇宙背景辐射中的微小起伏:这使得宇宙学家对大爆炸理论信心倍增。     

一架蚕食美国天文学的望远镜

美国宇航局(NASA)下一代空间天文台"詹姆斯·韦布空间望远镜"有望打开宇宙的新窗口,但其高昂的成本可能成为阻碍其他更多通往宇宙的途径的障碍——美国宇航局(NASA)计划于2014年发射的詹姆斯·韦布空间望远镜     

难解的闪光之谜?

来自遥远宇宙边缘的闪光,可能打碎人类已知关于宇宙运行所想象到的一切清规戒律。本文作者迈克尔·布鲁克斯(Michael Brooks)则对物理学的未来忧心忡忡——     

最强大的X射线太空望远镜

欧洲太空总署去年12月发射了世界上最强大的x射线太空望远镜，用来探测宇宙深处的星体，以期找出发射X射线的超新星爆炸和黑洞的最新资料由于X射线不能穿过地球的大气层，因此科学家要把X射线望远镜发射到太空．才可以清楚地观察到从远处星体发出的X射线一目前．世界卜最强大的X射线里远镜是美同太空总署的ChandraX射线望远镜；不过，欧洲太空总署计划发射的x射线太空望远镜，将会比ChandraX射线望远镜强大很多信这个被称为“X射线多镜任务（简称XMM）”的X射线太空望远镜拥有了组镜子，由于每张镜子的厚度均小于1毫米，科学家叶以将…     

超级计算机模拟第一代恒星

今天的望远镜无法看到早期宇宙中原恒星的形成,但如果你想要窥视这一奇观,复杂的计算机数值模拟可以帮你完成这个心愿：致力于模拟宇宙黑暗时期的宇宙学家正期待着通过观测来验证计算机的数值结果,看看过去的预言是否还能在未来发生——