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關于如何測出宇宙的質量,以下摘錄了兩種方法,並非精准,僅供參考.
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測算一:
如果我們這個宇宙的總質量是不變,遵守質量守恒定律,也不允許具有相對論質量的光子逃脫我們這個宇宙,宇宙越膨脹,物質密度逐漸變稀,溫度也逐漸降低,就到了光子逃脫的臨界點.
設宇宙和光子的質量分別為M,m,光子到宇宙中心的距離為r(也是宇宙允許的最大半徑),光子的速度為C.由于光子運動所需的向心力是由二者間萬有引力提供的,故可得已知G 米/秒,理論計算得出的臨界密度為ρ得宇宙的總質量宇宙允許的最大半徑 r =2645億光年,
我們生活其中的宇宙中約有近2000億個星系,小的星系有幾十億顆恒星,大的星系約有近4000億顆恒星,每個星系平均約有2000億顆恒星,恒星大約總共有:3-4百萬億億顆.即(3-4)×1022顆.取值3×1022
我們所處的太陽系中的太陽為中等大小的恒星,太陽的質量為1.98892乘以10的33次方克.據上,我們可以得到,我們生活其中的
宇宙中可見物質的質量:乘以10的55次方克其它物質質量(可能是暗物質質量)而我們可以看到的物質只占宇宙總物質量的左右.
其它物質質量(可能是暗物質質量)占宇宙總物質量測算二:
測量質量需要相當的前置知識,細說起來的話還真是挺費工夫呢...
首先要得到太陽的質量:
通過相對簡單的牛頓定律計算,就可以得到太陽的大致質量
但是其他恒星和太陽不一樣啊
根據觀測一些雙星系統,有行星的恒星系中,天體的軌道,速率,周期等,可以算出這顆恒星的質量
但不是每顆恒星都能這麼算啊
觀測到一定數量的恒星的質量後,就可以得到一個規律,它描述的是質量與光度之間的關系,將它們掛鉤在一起的就是恒星的光譜--比如,處于主星序的恒星質量越大溫度越高,光譜類型也有相應的特征--這樣,分析一顆恒星的光譜,用測到的亮度結合算出的距離推出絕對亮度,再按照上述規律反演,就可以算出一顆恒星的質量
于是就得到所有恒星的質量了嗎?
不是,因為我們能看到的幾乎所有恒星都處于銀河系內,而銀河系中大部分恒星我們是看不見的(被銀河本身擋住的處于另一側的部分),所以要確定銀河系的結構.一是根據觀測來繪出可見部分的恒星分布,二是觀測河外星系的形態來反推銀河系.于是得到了銀河的大致形態,是一個旋渦星系
這樣就得到了可見部分的質量
我們可以看到的部分約占銀河系的40%,這個比例足夠大,所以可以用它的特征去推整個銀河系的特征,于是我們知道銀河系中70%都是太陽這樣(甚至更弱)的恒星,剩下30%大部分是大質量恒星,中子星,黑洞,及相當數量的褐矮星,(還有數不盡的行星,碎石塊,星云等但它們的質量可以忽略不計),于是就得到了可見物質的質量
于是就得到了銀河系的質量了嗎?
不是.通過觀測不同距離的恒星的繞銀心公轉速率可知,僅靠可見物質不足以維持大部分恒星繞銀心公轉,計算可知暗物質占有相當大的比例;通過觀測銀河系星簇中一些矮星系向銀河系掉落的速度可知,僅靠可見物質不可能讓它們達到這樣的加速度;一些被甩出銀河的恒星也可以提供數據.綜合很多觀測和計算,暗物質占銀河系質量的7成以上.算上它們的質量,才能得到銀河系的總質量
然後就可以拿銀河的特征去算河外星系的質量
和根據規律去推恒星質量一樣,拿到了銀河的數據,就可以去觀測河外星系的總光度,光譜成分,尺寸,附近矮星系的繞行速度等,算出一個河外星系的大致質量
難道要每個星系都算一遍?
當然不行,全宇宙有數千億個星系呢.但是經過相當的觀測後,可以認為星系的分布基本是各向同性的,向東看能看到100個星系的話,向西看也能看到100個,並且不同類型比例都差不多.所以未統計區域的質量就可以根據已知區域的情況去推算.這樣可以得到所有可見物質的總質量
那麼暗物質呢?
這就需要涉及到宇宙加速膨脹的問題了.假定使空間擴張的能量叫做暗能量,而可見物質質量已知,那麼計算擴張的速度等(具體我也不知道要算哪些啦)就可以得到暗物質的大致質量.現今測到的結果,是暗能量占73%,暗物質占23%,普通物質則只有不到4%
最終結果呢?
10^53kg,這是一個估值