天 文 新 知|
我 們 可 以 從 哈 勃 定 律 看 到 要 尋 找 H0 ， 先 要 測 量 出 天 體 ( 主 要 是 星 系 團 ) 的 退 行 速 度 和 距 離 。 哈 勃 本 人 在 1929 年 給 出 第 一 個 數 值 ： H 0 = 513 km/s/Mpc ， 即 一 個 距 離 我 們 一 百 萬 秒 差 距 的 天 體 ， 它 的 退 行 速 度 是 每 秒 513 公 里 ( 一 秒 差 距 = 3.26 光 年 ) 。 哈 勃 於 1953 年 逝 世 後 不 久 ， 桑 德 奇 將 H0 修 正 在 50 與 100 之 間 。 若 我 們 接 受 大 爆 炸 理 論 ， H0 = 50 表 示 宇 宙 年 齡 介 乎 130 到 165 億 年 之 間 。 若 H0 = 100 ， 即 表 示 宇 宙 年 齡 介 乎 65 到 85 億 年 之 間 ， 而 實 際 數 字 則 取 決 於 宇 宙 的 物 質 密 度 。 直 至 90 年 代 哈 勃 太 空 望 遠 鏡 升 空 前 ， 天 文 學 家 從 觀 測 計 算 到 的 H0 依 然 是 介 乎 50 與 100 之 間 。 為 甚 麼 仍 有 兩 倍 的 不 確 定 呢 ？ 原 來 測 量 H0 有 兩 個 主 要 的 誤 差 ： 第 一 個 是 測 量 退 行 速 度 的 誤 差 ， 雖 然 天 文 學 家 利 用 光 譜 及 多 普 勒 效 應 ， 已 經 很 準 確 地 找 到 個 別 星 系 的 退 行 速 度 ， 但 由 於 與 鄰 近 星 系 及 星 系 團 的 引 力 作 用 ， 這 個 退 行 速 度 便 不 完 全 是 因 宇 宙 膨 脹 而 產 生 。 第 二 個 誤 差 ， 也 是 最 重 要 的 一 個 誤 差 ， 就 是 距 離 量 度 的 不 確 定 。 除 了 幾 百 光 年 內 的 星 體 外 ， 天 文 學 家 很 主 要 倚 靠 測 量 造 父 變 星 來 計 算 天 體 的 距 離 ， 利 用 地 面 望 遠 鏡 測 量 造 父 變 星 ， 可 直 接 給 出 約 二 、 三 千 萬 光 年 內 星 體 的 距 離 ， 而 對 於 更 遙 遠 的 星 體 ， 天 文 學 家 便 要 借 助 其 他 方 法 ， 但 這 些 方 法 還 是 需 要 利 用 造 父 變 星 來 作 校 正 。 哈 勃 太 空 望 遠 鏡 的 一 個 重 點 計 劃 ， 就 是 要 測 量 更 多 更 遠 星 系 中 的 造 父 變 星 ( 遠 達 6,500 萬 光 年 ) ， 從 而 更 準 確 地 校 正 其 它 測 量 遙 遠 天 體 的 方 法 ， 使 我 們 更 精 確 地 把 距 離 測 量 擴 展 至 三 億 二 千 萬 光 年 。 此 外 ， 這 個 重 點 計 劃 也 會 針 對 在 室 女 座 及 天 爐 座 兩 個 星 系 團 作 仔 細 觀 測 ， 從 而 得 出 更 準 確 的 H0 數 值 。 以 女 天 文 學 家 費 利 曼 為 首 的 26 人 小 組 ， 是 這 個 重 點 計 劃 的 主 持 人 。 雖 然 這 個 計 劃 仍 在 進 行 中 ， 但 迄 今 已 有 不 少 成 果 。 早 於 1994 年 這 個 重 點 計 劃 落 實 的 初 期 ， 這 小 組 已 從 旋 渦 星 系 M100 的 觀 測 中 計 算 出 H0 = 80±17 ， 折 算 宇 宙 年 齡 大 約 在 80 億 至 110 億 年 左 右 。 當 時 曾 掀 起 一 場 爭 論 ， 因 為 從 恆 星 演 化 理 論 得 知 ， 一 些 最 老 的 球 狀 星 團 可 能 已 有 150 億 年 的 壽 命 ， 怎 可 能 星 體 比 宇 宙 更 年 老 ？ 隨 後 幾 年 的 不 斷 觀 測 ， 特 別 是 NGC925 、 NGC1023 、 NGC3351 、 M101 、 NGC7331 、 NGC4414 及 NGC1365 ， 到 1999 年 為 止 最 新 的 H0 是 70±10 ， 相 對 於 宇 宙 年 齡 90 億 至 120 億 年 。 同 時 從 依 巴 谷 衛 星 得 出 的 資 料 顯 示 ， 球 狀 星 團 的 距 離 可 能 更 遠 一 些 ， 加 上 重 新 檢 視 球 狀 星 團 的 理 論 模 型 ， 天 文 學 家 相 信 球 狀 星 團 的 年 齡 並 不 是 最 初 估 計 的 年 老 。 這 場 爭 論 的 分 歧 因 此 便 日 益 減 少 。 除 了 費 利 曼 這 個 小 組 的 工 作 外 ， 桑 德 奇 利 用 Ia 型 超 新 星 爆 炸 作 為 計 算 距 離 的 方 法 ， 測 出 H0 = 55 - 60 ， 此 外 ， 埃 利 斯 等 天 文 學 家 利 用 統 計 方 法 算 出 H0 介 乎 66 至 82 之 間 。 還 有 一 些 天 文 學 家 另 創 新 方 法 來 測 量 H0 ， 例 如 利 用 引 力 透 鏡 現 象 及 微 波 背 景 輻 射 與 星 系 團 的 熱 等 離 子 體 造 成 的 散 射 現 象 等 等 。 跟 50 年 代 H0 數 值 的 兩 倍 不 確 定 比 較 ， 今 天 在 探 求 這 個 重 要 天 文 參 數 的 數 值 工 作 上 ， 已 有 了 一 定 的 進 步 。 |
美 國 天 文
學 家 哈 勃 於 1929 年 發 現 星 系 退 行 速 度 與 其 距
離 存 在 著 正 比 的 關 係 ， 即 所 謂 「 哈 勃 定 律
」 ： 退 行 速 度 v
= H0 X 距 離 d ， 其 中 H0 就
是 哈 勃 常 數 。 隨 著 哈 勃 定 律 的 提 出 ， 宇 宙
膨