1929年,哈勃使用虎克望远镜继续对河外星系进行更多的光谱和距离观测,得到了更多的观测数据,在这种测量中获得了一项改变历史的重大发现,这就是,离我们越远的星系,背离我们向远处运动的速度越快。哈勃发现的这个事实,就是所谓的哈勃定律。当时由于测量精度不高,数据也不够多,而且误差也比较大,科学界对他的结果多持怀疑态度。但是哈勃后来又补充了大量观测数据,终于使人们不得不承认哈勃定律是一个客观事实。
利用“Ia型超新星”可做更精确测量
Ia型超新星是超新星中的一种,它是一颗具有恒星伴星白矮星,由于伴星的气体不断流入白矮星,其质量不断增加。当白矮星的质量增加到超过太阳质量的1.4倍时,它再也无法抗衡自身的引力而突然坍缩,于是便发生Ia型超新星爆发。由于这类超新星爆发时质量几乎一样,爆发的模式就会一样,其光变曲线也就几乎一样,也就是说,这类超新星的真实亮度是一样的,因而可以作为宇宙中理想的标准烛光。
通过Ia型超新星的测量,天文学家不但更精确地测定了宇宙膨胀速度,而且发现了宇宙正在加速膨胀的事实,这就引出了宇宙暗能量的猜测。本来宇宙在万有引力的作用下,膨胀速度应该是降低的,如果宇宙膨胀不降反升,必然有一种与万有引力抗衡的斥力发生作用。就像我们向上抛出一个小球,本来应该在引力作用下逐渐减速,但它却在加速上升,那就必然有一个向上推动它的力(比如火箭推动)。同样,只能假设宇宙中有某种未知的能量在推动宇宙膨胀,这就是暗能量的由来。
在早期,哈勃常数测量的精确度都很差,误差很大,哈勃最初给出的值是500,后来修正为260、75直到55,差别竟如此之大。以后人们用不同的方法测量哈勃常数,在此次公布的数据之前,最精确的数值是2009年5月7日美国宇航局发布的,他们根据对遥远星系Ia超新星的测量结果,哈勃常数被确定为74.2±3.6(km/s)/Mpc,不确定度缩小到5%以内。
对宇宙测量技术的提升,使天文学家不断发现新的“惊奇”,推动现代宇宙论不断充实和完善。随着测量精度的提高,现代宇宙学正逐渐变为精密科学。