遥感教程第A-9页¶
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红移；恒星/星系距离；宇宙年龄；宇宙背景辐射；膨胀模型；暗物质/能量¶
什么证据导致和支持大爆炸模型？我们可以在温迪·L·弗里德曼博士编写的《科学美国》一篇文章（1998年10月；第92-96页）中找到对这些观察结果得出的膨胀（和计算速率）和年龄的一个很好的回顾。
已经描述了两种公认的大爆炸证明行：1）大爆炸第一分钟内各种基本粒子的创造物理和逐渐出现的细节（标准模型及其变体；回顾页 page 20-1 ）与基于大爆炸定律的模型一致；这些粒子是可以用量子和高能物理学预测和解释的历史的结果，也就是说，粒子的理论产生和序列似乎通过观察到的H、He和Li原子的数量来验证。在宇宙中，最远的星系的观测，特别是从高铁观测到的，在外观和发展上更为原始，这正是从膨胀模型中预期的，在膨胀模型中，那些移动最快的部分（星系嵌在其中）是现在是最遥远的；因此，我们看到它们在进化的早期阶段，那时它们还年轻，因为我们从我们的参照系向外看。
但是，更令人信服的是，另外两个物理观测结果最好地解释为宇宙大爆炸的起源，特别是在其膨胀行为方面：星系中恒星的红移（向长波方向）作为复合源，宇宙背景辐射n.名词
红移与哈勃定律
第一个是由被测物泄露的相对速度得出的。 红移 辐射波长（详情见下文）。这是由V.M.Slipher在1912年正式确定的，但事实上，H.Robertson早一点就注意到，距离我们的望远镜越近的星系，红移就越大。然而，埃德温·哈勃在1924年因为发布了红移速度-距离关系而获得了荣誉，因为他包含了更多的星系作为数据点。因此，他被认为是宇宙膨胀模型背后的关键人物，后来从中产生了宇宙起源的大爆炸概念。（注：哈勃本人从未完全接受他的观察结果的含义，并对大爆炸和下文所述的大多数宇宙模型产生过怀疑；在注意到这一现象多年后，他继续倾向于稳定状态而不是膨胀的宇宙，虽然他对后者的立场在他生命的尽头“成熟了”。）
哈勃观测到的一些红移导致估计星系速度为1亿公里/小时，大约是光速的0.1。下面是他原始数据的图表，从中他推断了后来导致大爆炸模型的膨胀概念。
哈勃注意到，作为隐性速度vr 测量了大范围天文距离的恒星源D，V的图r /D揭示了一个直线关系，它的斜率有一个值h，称为哈勃常数，以他的名字命名。这就是哈勃定律，它是大爆炸模型的基本陈述。这是他发表的速度与距离的关系图。
来自天文学网站
所得到的直线图很容易用数学描述，基本方程如下：
Vr （后退速度）=h（定坡）x d（距离） [来自观察者] ）
常数由字母h指定，称为哈勃常数。通常以km/sec/megaparsec为单位（另一种形式是km/sec/million years）。从这个方程得到的基本信息是 当物体（如星系）与观察者（地球）的距离越来越大时，它们似乎以越来越快的速度运动。 . 膨胀率的上限是光速（尽管对膨胀的一些解释表明，在尺寸膨胀方面的巨大飞跃发生在大于光速的情况下）。目前的膨胀率被规定为每地球年一光年（想想这个，它的逻辑应该被揭示出来）。
哈勃在发现后的最初几年里遇到的一个问题是，当他用H的第一个值来计算宇宙的年龄时，它出现了大约20亿年，这个数字与当时公认的地球年龄（大约40亿年）有着明显的冲突。这一矛盾是由于对他所使用的邻近星系的距离估计非常不完善，而且太小。当得到更可信的值，并且更远的椭圆星系在距离上更好地固定时，会产生一条改进的曲线（但仍然适用于红移z值）。 [见下文] 小于1）：
来自天文学网站
下图是最近绘制的星系速度图（以千米/秒为单位；通过乘以3600转换为kph）与每个星系与地球之间的距离（以百万分之一秒为单位）；绿点表示已进行“相当好”测量的特定星系（其他星系也是如此）。但它们的值不在图中）。这些数值大多来自50亿光年以外的星系。H 0 是目前哈勃常数，其精确值仍然是宇宙学研究的一个主要目标；它的估计扩散与确定红移和确定一个星系在光离开它时的距离的不确定性有关。
哈勃定律最有效（给出了一条直线），从距离数亿光年或更少的星系的V与D图中得出；距离进一步正确性的不确定性导致图中的点越来越分散，表明（或掩盖）某种程度的非线性关系。与空间曲率的累积效应有关。
虽然被称为“常数”，但实际上h的值随时间而变化。在这一点上，它的行为非常类似于前一页中显示的三个r（比例因子）与时间的非线性图。R描述了距离（作为一个被测量的参数）随时间的变化；H表示从观察点向外移动的每一个距离在单位时间跨度内行驶的距离。这两者是有关联的。h是指r的相对变化率，由于h在过去有不同的值，宇宙的膨胀率自大爆炸以来就不太可能保持不变。直到最近，一个膨胀模型还受到了由于重力拉回不断扩大的宇宙而导致的减速的强烈影响，这意味着膨胀率一直在不断降低，从而导致过去系统性地改变h（其值将随着我们回到了外太空）。但是现在，在宇宙历史的中间时间逐渐加速的新证据（见下页）也会影响h的可变性。充其量，我们现在只能以合理的准确度来确定h的值。0 它代表当前值，考虑到宇宙早期世代的变化。我们也可以说，在极端（反常）的膨胀率之后，相对于现在，h达到了它的最大值；我们无法测量这个值，因为在宇宙变得透明之前，我们无法确定任何红移。
现在让我们来详细研究一下“红移”的概念。隐性速度的增加与接收到的光波长的变化有关，例如，当速度变大时，波长变长，即移动到更高的值（例如，在可见光中从0.4到0.6微米；在电磁波谱的其他区域中的波长ALSO向更大的值移动）。这种变化非常类似于导论物理学中研究的多普勒效应：这表明运动对某一特定波长的信号的观察者或远离观察者的影响，从而导致系统的波长偏移。在地球上的日常生活中，可以体验到波长偏移效应的一种表现形式是一种可听见的现象——当快速移动的火车接近时，回忆起汽笛或喇叭的声音，然后驶过你停在十字路口的地方。声音的音调有系统地变化，在接近时上升（较高的频率），然后在列车通过后下降（较低的频率）。这种波长缩短（高音距）的方法和延长（低音距）与衰退被称为 多普勒效应 由移动源和静止接收器之间的速度和/或位置变化（相对运动）引起。
在某种意义上，当光源（主要是星系）以逐渐增加的速度和距离从地球上退离时，波长的延长类似于上述多普勒效应。严格地说，我们在地球上所观察到的这种熟悉的效应与宇宙距离不同（尽管它是一个很好的近似值，对于离我们观察位置相对运动的附近星系）。在宇宙膨胀的过程中，当应用到似乎远离我们的更遥远的物体上时，波长的移动实际上是由一种被称为 宇宙学红移 . 从相对论的观点来看，虽然它的结果是类似于“掺杂”，但宇宙学的红移类似于光的“拉伸”，它是由距离的逐渐增加引起的。 连续膨胀（弯曲）空间 . 这反过来导致 隐性速度 （因此，在速度v=d/t的公式中，与稳定时间进程相关的d随着离地距离的增加而变化（回想一下橡皮筋类比 page 20-8 ）
最近报道的一种被称为英雄（超极红物体）的星系体的观测可能是这个宇宙学红移的结果。检查这两个图像：
在左边，在可见光下没有检测到物体，但在近红外下它显示为一个红色斑点。这个物体，距离地球至少100亿光年，已经被发现以接近光速的速度从我们身边飞走。有一种解释认为，当它的光在公元前10年离开光源时，这个物体是红色的（来自于老恒星的大量分布）。但另一个研究者认为，这个天体大部分由明亮的蓝色恒星组成，可能更远一些（130亿年），但由于宇宙学的红移，接收到的光被拉伸到近红外波长（但在这种假彩色再现中被指定为红色）。
从红移现象的光谱状态可以有效地研究红移现象。当发出辐射的恒星或星系从观测（测量）分光计（地球上或地球附近的某个地方）上退下来时，与特定线相关的波长将向红色（可见光谱的较长波长、较低能量端）移动，甚至向近红外移动。测量的是该线相对于其初始波长λ的位移（δλ/λ=相对于其初始波长λ的增量波长位移比） [静止状态] 在发射或吸收光谱仪中通过激发地球上的元素而获得的光谱中的波长。光谱通常记录在一个照相板上，该照相板显示了多条线，这些线是由所有被探测元素的波长特性的光谱扩展所产生的，这些光谱表示一个元素在其基态或可见光中的某些激发态。
下一幅图显示了五个星系在离地球越来越远的地方的望远镜图像和光谱。
摘自J.Silk，《大爆炸》，第2版。
要找出这些光谱，并以此为无畏，从处女座星系的例子开始（右上角）。在这个光谱间隔内，顶线和底线是相同的发射光谱（未指明；它们是白色而不是黑色的，因为照相板印成了负片），这是通过对地球上的一个样品进行光谱分析得到的。最左边的两条线是激发Ca的H和K光谱。++ 州。来自银河系的光谱在两个参考光谱之间显示为一个长的透镜状白色斑点。垂直箭头指向现在移动的H和K线对，这里显示为黑色，因为它们是吸收线而不是发射线。在第二张光谱图像中，水平箭头指向大熊座星系的线对位置，现在明显向右移动。在随后的三幅幽灵图像中，水平箭头在每一个更大的红移之后都会移动到两条黑色H和K线的位置。根据这些观察到的位移，计算出每个光谱图像下列出的隐性速度。这些可以绘制在上面的距离隐性速度图上，并将在上面显示的一般分布范围内。
今天，光谱通常被记录为条形图上的连续轨迹。下一幅图显示了基特峰国家天文台望远镜记录的光谱图，其中的最高光谱（在实验室中静止时获得）具有4340 A（蓝色）、4860 A（绿色）和6552 A（红色）三条氢线的峰值。接下来的四个是来自遥远的类星体的光谱，距离越来越远。
资料来源：M.Corbin
红移引起的谱线位移可用于计算红移值。 z 仅与源关联 rest 给定线的波长和 obs 源的运动所取代的同一直线的剩余波长：公式：
z = (λ:sub:`obs`/λ:sub:`rest`) - 1
使用 z 价值，速度 v 源的后退运动由以下公式给出：
v = cz (1 + 0.5z)/(1 + z)
由于红移与速度有关，因此它的大小直接指示衰退的速度，也就是说，红移越大，速度就越大。红移Z是一个数字，它表示光源的光谱线向较长波长偏移的分数。z值的范围从近源的小于一个到最远源（早期星系）的增加到6左右。
如果源向观察者前进，则偏移将朝向蓝色（较短波长）。因为在大爆炸模型中假设所有的能量源都在移动 away 从另一个角度看，蓝移似乎是反常的。然而，例如，当从一个旋转的螺旋星系中获取光谱时，就会发生这种情况，在这个星系中，一侧（从中心）的臂可能确实在移动，但另一侧必须从相反的方向接近。同样地，一个局部星系群中的一些星系似乎正朝着地球移动，但整个星系群相对于我们的星系仍在后退。
另一种机制可以引起红移，即重力对辐射的影响。这个 引力红移 是广义相对论的结果。当光离开一个巨大的引力源，如白矮星时，引力会导致向一个较长波长的方向移动（相反，进入一个巨大引力场的光会经历一个蓝移）。因此，当光子从大质量物体中逃逸时，它会减慢光子的速度，从而导致光子能量的损失，从而导致光子频率的降低和波长的增加。这种效应已经被观察到，对于光掠过的超大质量物体，包括黑洞。总的来说，效果是 本地化 或局限于单个物体，通常位移很小，因此，与运动引起的与膨胀有关的宇宙学红移相比，从空间最外层到达地球的光的累积效应也很小。然而，当单个后退的星系被用来确定宇宙尺度的红移时，必须考虑到这个局部红移。
还有另一个更普遍的重力效应，如下图所示，它显示了重力影响最大的宇宙相对于没有重力的红移曲线。这种可能性范围与下一页讨论的加速宇宙模型有关。
其变体如图所示：
纵坐标表示相对年龄：在这个时候，可以用“1”来表示，附近那些看起来最完全进化的星系（到目前为止）的红移非常低。曲线中的指数下降（红色曲线适用于暗物质含量为70%的宇宙；蓝色曲线描述了一个没有暗能量的宇宙[宇宙学常数=0]，表明当宇宙小于相对值0.2时，“z”值的最大增长率出现。
迄今为止测量的大多数红移包括通过检查距离地球70亿光年以下的一系列“正常”星系获得的较低的z值。对于那些具有强大辐射源的星系，以及来自遥远类星体（主要是那些在宇宙历史的前20亿年中显示其影响的类星体）的更大值（z=5到6.5）已经发现了更高的红移。对于比第一颗星更古老的宇宙事件，“z”的值迅速向无穷大方向增加。例如，在重组时（第20-1页）z=1000。这是与主要宇宙学实体相关的一般关系：
恒星和星系距离（离地球）
要应用红移来估计R（比例因子），并确定哈勃常数H，必须指定到移位体的距离。在我们自己的银河系中，可以在可见的恒星上进行距离测量，这些恒星的大小可以直接确定。一种技术是视差观测。虽然这里没有完全解释，但这个简单的实验可以感觉到这项技术的要点：先把食指放在鼻子前面约6英寸处，然后快速交替地闭上左眼，然后反复闭上右眼。你的手指看起来会相对固定的背景前后移动，可能看起来会移动几英寸。现在，把你的手指伸出来（大约24英寸），做同样的事情。注意，现在的位移较小。这就是视差效应。移动量随距离的增加而减小，该距离可通过简单的三角法确定。当用于测量大约100秒（326光年）内的恒星时，左眼和右眼的位置由距离地球椭圆轨道6个月的相对点的位置来表示。一颗恒星相对于遥远背景恒星的明显偏移，即使比手指实验的偏移小得多，也足以为接近地球的恒星体提供精确的距离测量。
更遥远的类星体的红移测量实际上是在星系（它们的单个恒星可能无法分辨）上进行的，这些星系的光度是所有组成恒星的平均值。与包含可分离恒星的更接近的主星系的近似距离依赖于确定某些类型恒星的固有光度。一类是所谓的脉动恒星，即那些其光度在几天到几个月内有系统地变化的恒星。其中包括几乎耗尽了所有氢燃料的恒星，它们正从主恒星序列中飞出，然后成为红巨星。在它们历史的这一阶段，它们的大气随着光度的上升而迅速膨胀，只在一个周期内恢复到以前的状态，这个周期的时间是一个固定的周期。发生的是这样的：处于更紧凑状态的恒星有一个特定的内部压力；在某一点上，核过程导致恒星膨胀，使其直径增加了大约2倍。压力梯度减小，直到达到重力逆转导致收缩的条件。在一颗特定的脉动恒星演化成一个更稳定的红色（超级）巨行星之前，膨胀收缩在其特征的几乎恒定的时间周期（在地球日）中重复了很长一段时间。显示这种现象的大多数恒星的初始质量是太阳的5到20倍。更大质量的恒星具有更长的膨胀收缩周期，并且从一开始就更明亮。
周期性脉冲星群的一类是以小时到一天为周期的右弦七弦琴星。更重要的是 造父变星 超级巨星。造父变星最早是由天文学家亨丽埃塔·莱维特于1912年在附近的麦哲伦星云中发现的；然后她向他们展示了亮度有规律的脉动变化与脉冲周期成正比（这样做，决定了恒星越亮，其周期p越长）。造父变星会在几天到几周的时间里爆发到亮度峰值，然后变暗。采用视差法，对其中一些视差的距离进行独立固定，并计算出它们的绝对幅度m。由于这些距离不同（在银河系和麦哲伦云中），不同的m值可能与周期中的相应周期相关联，从而建立m-p关系。当然，如果造父变星与地球距离相差甚远，其亮度m也会明显降低，这取决于距离（以1/d为准）。2 定义亮度衰减与距离的关系）。这些想法说明了一种造父变星（δ-造父变星）。
一旦根据该关系校准给定造父变星的绝对光度，则由于其特定距离d而从该值中下降的视（观测）亮度m可包含在以下方程式中，以确定到该恒星的距离：
m - M = 5(log d/10)
20世纪20年代，埃德温·哈勃更坚定地确立了一种关系，即造父变星周期越长，其内在（绝对）亮度的增加越大。他将这种脉冲周期方法应用于不同星系和不同距离的恒星。在引入红移关系之后，正是哈勃最初利用造父变星衍生的距离，导致了他关于宇宙膨胀的第一个主要假设。他使用的一些数值不太准确（但后来被修正），因此他最初假设的膨胀率大大偏离了标准。
造父变星的方法在5000万光年的距离（大约，在处女座）。对于更远的星系，已经制定并应用了其他测量距离的方法（例如丰富的星系团——最亮的星系指示器，其可用近似值为每年100亿升）。使用多种适用于不同距离的方法被称为宇宙距离梯。综上所述：在这些方法中（按有效距离增加的顺序）：1）视差；2）移动星团；3）色阶；4）周期亮度（造父变星）；5）超新星。这个图显示了其中的一些方法和其他一些方法；图表中的横坐标是以兆语法为单位的。对距离测定中使用的主要方法进行了深入的回顾，见 Ned Wrights Cosmology site .
|确定宇宙距离的一些方法。γ
来自天文学网站
宇宙红移 z 表示为： z = (|lambda|:sub:`rec` - |lambda|:sub:`em`)/|lambda| :sub:`em` = V:sub:`r`/c 在哪里 
em 是过去（然后）发射星系或恒星发出的波长， rec 今天（现在）探测器（在地球上）接收到的偏移波长是多少？r 是特定红移的隐性速度，c是光速。（上述方程适用于低到中等z's，但对于大z's，其速度接近光速（并且是宇宙早期时刻的特征），必须使用修改后的表达式：
Z+1=（1+v/c）/（1+v2 /C:sup:2））。1/2
当红移开始超过1时，相关物体的速度开始接近相对论值，即它们是光速的更大的分数。因此，尽管实际速度继续增加，但速度的增量速率本身会减小（坡度渐近线接近0）。这会产生红移与衰退速度曲线，如下所示：
来自天文学网站
D:sub:`now`/D:sub:`then` = R:sub:`now`/R:sub:`then` = z + 1 = λ:sub:`rec`/λ:sub:`em` ，
其中D now 是接收到光时到发射器的距离，dthen 指光离开发射器时过去的距离。
我们看到红移（向长波方向），因为当光离开发射器时，宇宙有不同的比例因子。红移是由于空间的相对膨胀（增加了“d” [为了距离] ）而不是实际加速更遥远的星系。看看前面所示的两个圆图 page 20-8 . 注意表示波长序列一部分的S形卷曲。在左图中，它的波长较短；随着圆的坐标增大，请注意，右图中的波长现在较长。
在来自HST和其他观测系统的新数据之前，h的当前值（即h0 ）已降至50至100 km/sec/megaparsec之间（parsec为3.26 l.y）。（在H的某些表达式中，百万分之一秒被100万（10:sup：6）光年取代；因此75 km/sec/mpc=23 km/sec/106 哈勃望远镜的一个目标是更好地将H的最精确值归零——这对于精确估计宇宙年龄至关重要。根据最新的最佳估计，h的范围0 （当前值）在65至79 km/sec/mpc之间被认为是最有可能包含最终最准确值（仍在寻找）的车辆。
宇宙时代
宇宙年龄（自大爆炸以来）的一般关系由以下表达式给出：t0 ＝1／h 0 . 在实际计算中，当H单位（在MPC模式下）调整为以数十亿年为单位给出答案时，公式为：年龄=977.8/h0 . 一个小时0 在65 km/sec/mpc的情况下，公式给出了150.4亿年的年龄（估计不确定性为+/-20亿年）。目前，
135亿年（h:sub:0`=72.5 km/sec/mpc）是最广泛接受的值（过去几年发表的论文中也引用了140-150亿年）。h值越低，t值越大。0 这样宇宙就变老了。
公式t0 ＝1／h 0 看似简单。只需输入h的值0 得出的数字不是年份。必须包括适当的单位。在这里，我们将运行导致最终结果年龄值为h的计算。0 =70 km/s/mpc（s=sec；mpc必须转换为兆光年）：
t（10:sup:9`年）=1**/** 70公里/秒/英里/小时x 3.26英里/小时 **X** 10 :sup:`6 轻盈地/热情地 X 9.46 x 1012 KM/LY X 1/ 3.15 x 107 S/年=140.2亿年
（注： / 表示其右边的值是该术语的分母； X 是术语之间的乘号。）
然而，哈勃的年龄也取决于宇宙是开放的、封闭的还是扁平的，并且可能受到所涉及的空间类型的影响（见下文）。在没有重力的情况下，t的值H 是1/h0 . 扁平膨胀宇宙的哈勃年龄随时间的变化而变化。H ＝0.67／h 0 （这适用于爱因斯坦-德西特宇宙 [见下文] ）对于一个开放的宇宙，tH 介于1和0.67之间。对于封闭的宇宙，tH 可以小于0.67。这几个年龄小于1/h的案例似乎指向了大约140亿年前开始的宇宙。但是，如果目前仅从距离-亮度关系估计的最遥远星系的年龄被证明是在这个值附近，那么由此产生的悖论——部分比整体古老——需要解释清楚。在某种程度上，解决这一悖论有助于指定实际存在的宇宙类型，因为年龄不相容的情况似乎会与不适合的类型争论。
在过去的5年里，由高铁团队分析的观测数据，他们的主要任务是利用1999年5月提出的更好的哈勃常数来确定宇宙的年龄，哈勃常数的最佳估计值为70公里/秒/英里/小时。（这个数字也与基于银河系附近星系红移距离测量的局部膨胀率一致）对于他们到达的H范围，将产生12到135亿年的年龄。年龄不确定度表示该常数值的精度变化在+/-10%以内。它们的价值取决于对距离地球6700万公升范围内18个星系的红移的分析；在这些星系中，他们发现了多达800颗造父变星，这是最可靠的大距离指标。根据对18个星系的综合测定，这一膨胀率的最佳估计使速度每330万升/小时增加25.6万公里/小时（16万英里/小时）。离地球更远的恒星实体（星系或单个恒星）。
大多数天文学家对基于星系距离模型的上述年龄结论持异议，根据他们的计算和他们对使用不同输入的h值的解释，引用了较老的年龄。在过去的几年里，大多数宇宙学家（如艾伦·桑达奇和他的同事）都主张H的值可以使年龄接近 14 GA ；这个最近的年龄现在是首选的“最佳估计”。然而，一个重要的注意事项是：随着越来越多的星系在离地球很远的地方被探测到并以天体测量的方式进行测量，因此它们的固有亮度、距离和红移都是非常精确的，h的值可以重新计算到一个较低的数字。这意味着一个更古老的宇宙（大于14ga），也意味着现在已知的最古老的星系位于已知宇宙的范围内。另一种说法是：在我们现有的可观测宇宙之外，可能有相当多的空间，也就是我们的时间范围现在延伸的地方，这个额外的外部体积可能包含星系。如果我们能看到最外层已经探测到的星系的细节，我们就可以对其进行评估，从而确定它们在进化过程中是多么原始或早期。如果它们似乎处于形成的第一阶段，如果我们对它们的生长速度有足够的了解，如果星系确实在大爆炸后的最初十亿年内形成，那么这些星系很可能就在膨胀的宇宙边缘附近，几乎没有或根本没有空间。如果一个无限的宇宙注定要继续扩展到无限的未来，这并不排除它的存在。
第一次报告的（1995年之前）hst衍生的年龄在8-12ga之间，与前哈勃报告的12-18ga的范围相比异常低。这特别令人困惑的是，单独的证据和理论计算表明，一些遥远的星系很可能是13ga，可能更老。这个年龄悖论——恒星看起来比大爆炸的开始时间还要老——被证明是宇宙学理论家们多年来特别困扰的问题。通过对附近含有非常古老恒星的球状星团的进一步研究，这个问题被最小化了。这些星系团是随着最古老星系的组织而形成的，星系团是由星系晕内的引力所束缚的。来自希帕科斯天文学卫星的数据导致了球状星团亮度和相关的燃料消耗率的重新确定。根据这一新的信息，星系团的平均年龄减少了14%，因此它们最古老的恒星（红巨星）的年龄不能超过上面提到的13ga。这一点，再加上哈勃年龄13-14亿年（见下文），消除了悖论造成的差异。最近一次年龄估计的一个结果是，离地球最远的星系据说是130亿l.y.，可能还有一些还没有被探测到，甚至更远（更老） (page 20-8 _必须位于宇宙的可观测边缘附近。
因此，从上面来看，H的选择值变化0 对两个基本的宇宙学参数有重大的决定性影响，科学家们试图“准确地”了解这两个基本的宇宙学参数——可观测宇宙的大小和宇宙的年龄。这个概念是通过考虑改变0 值，如图所示：
在解释这些H曲线时，要问的问题是，哪一个导致了一个更年轻的宇宙；哪一个宇宙更小？点击这个检查结论 * .
决定宇宙年龄的关键因素是它的总密度（质量和能量）和减速参数的值（与哈勃尺度因子有关），如本页其他地方所讨论的。它们规定了星系膨胀的速率，进而揭示了星系到达星系最远的距离所需的时间。 可观察的 空间（即，极限或地平线，定义为自宇宙开始以来一直在向地球观测站发射辐射的最远天体；这将由在大爆炸早期能够发射可探测辐射的材料的第一个遗迹来标记；到目前为止，探测器可以探测到ERING光学和其他光谱区域尚未发现这些最古老的来源，因此目前可观测的宇宙比总可观测宇宙要小。
哈勃方程规定，后退最快的物体必须离得最远；相反，靠近银河系的物体移动最慢。因此，在一个不断膨胀的宇宙中，所有的星系最终彼此分离，逐渐远离的星系必须以比例更高的速度，但以相同的速度向各个方向运动，以保持在这些膨胀运动期间空间关系的整体一致性。一般来说，越大 回环 时间，在这样的时间里，宇宙的大小越小，物质和能量的早期膨胀状态就越热，越密集。（回顾时间意味着一个人在太空中看得越远，在时间上看得越远 [早期的] 与对象相关的开发事件或阶段 [例如，星系] 当光线离开他们时；大量的回望时间意味着年轻的年龄）。
因为大多数对遥远星系的星系测量显示出红移而不是蓝移（后者主要出现在附近向我们移动的星系中 [仙女座正以大约360000公里/小时的速度接近地球。] 或者可以在单个螺旋星系中看到，当一个旋臂向地球移动时，这一整体（净）衰退的证据是大爆炸膨胀模型的主要证据。红移与 隐性速度 （与光速成正比的）指数曲线，当光速接近时，光速迅速向无穷大方向上升。大多数来自较远星系的z测量值提供了介于0和1之间的数字（例如，z=0.1表示大约10亿光年的距离）。更远的星系显示1.2的红移，相当于80亿光年的年龄；HST现在已经观察到许多z高达2+的星系；遥远的类星体，大约100-110亿l.y远，有3-4或更高的偏移（在大爆炸时间更早的观测年龄）。
正如上面所暗示的，迄今为止发现的最远的星系大小的天体距离地球约130亿公升。这些迄今为止发现的最遥远的源有一个接近5.8的红移Z（达到光速的90%），代表了宇宙大爆炸后大约10亿年内形成的星系。这是在斯隆数字天空调查（SDSS）中获得的一张图像，显示了一个红移为5.82的星系异常明亮（一个类星体被推断为原因）。
这种大的可检测亮度源有时被称为 弗里德曼时间 以恒星最初形成和聚集时的狭窄时间跨度为准。这些物质通常含有类星体，这些类星体可能是由年轻的（原星系）气云形成的，当时这些气云在观测到的大约3000°K的温度下发射光子（参考理想化的黑体——完全吸收所有波长的入射辐射并充当完美的电磁波）。在该温度下，波长特征峰在约1μm处，然而，在较高的Z值下，实际黑体温度可能会高得多，导致紫外线中出现峰值）。
根据哈勃方程和Z值，可以计算出星系团距地球距离作为观测参照系的隐性速度。选择一个哈勃常数作为宇宙的年龄，它会给出14ga，一个星系每百万l.y后退25公里/秒，这样我们就可以更深入地观察宇宙了。对于处女座中距离7800万光年的星团，衰退速度约为1200公里/秒。对于bootes集群，25亿l.y.，速度增加到22000 km/sec。距离约为50亿公升的星系，其速度约为光速的三分之一（100000公里/秒）。最远的观测源（主要是类星体）达到接近光速的隐性速度。同样类型的速度分布将在宇宙中的任何其他观测点（如由遥远的星系“文明”所建立的）被确定。
随着高铁观测的积累，越来越明显的是，凭借它的分辨力，星系中的结构仍然可以被识别到大约40亿光年。目前的证据是，超过2.75的z值，没有形成良好的螺旋星系可以被证实存在（但至少有一些是可能的）。那些躺得更远的似乎是椭圆的，或者通常是“不规则的”（没有规则的形式）。由于这些星系较老，这意味着螺旋星系在星系演化后期才可能形成。一些早期形成的螺旋与较年轻的螺旋相比有一个或多个额外的旋臂（银河系有3个主要旋臂）。
上述段落中的讨论仅限于红移测量，红移测量可由可观测的天文现象（如星系和类星体）进行。还有另一个更为理论化的方面，即大爆炸早期历史中的红移在去耦时代开始之前（在此之前没有直接观察的可能）。普朗克时间10点-43 ，红移Z计算为10。32 . 一分钟后——辐射时代的开始，Z下降到109 . 在公元前10-20亿年，红移从大约30降到6。后者接近于迄今为止由直接测量确定的最大值——距离星系约130亿公升。
红移的这种系统性减少伴随着宇宙的膨胀。扩大空间的过程导致光波波长的延长，因此Z的红移值逐渐减小。由于红移也取决于后退物体的速度，因此星系的最大速度是在观测点的外缘发现的。有能力的宇宙。这是合乎逻辑的：如果所有物质/能量在大爆炸时集中在一个奇点上，然后在大爆炸之后分散，那么那些物质的表现形式，例如离观测点最远的星系（对我们来说，地球）一定以最快的速度运动。
还有另一种理论，原则上可以改变观测到的红移的含义，即光速是 not 不变，但随着时间的推移逐渐变慢：这是“疲劳光”的概念，虽然有趣，但迄今为止还没有数据或观测证据支持。它有它的支持者；一些宇宙学家和量子物理学家假设某些基本参数的当前值随时间变化，具有不同的值。 [尤其是在大爆炸的早期] 随着宇宙的增长，它们会进化成现在的数字。尽管目前缺乏这方面的证据，但这并不是琐碎或轻率的推测，而是一种久负盛名的科学方法论，即提出看似古怪的定理或命题，能够解释某些现象，然后进行实验来证实或否认。这个想法。）
宇宙的年龄是宇宙学家为准确地建立宇宙而努力追求的一个基本价值。有助于确定“最佳值”的是使用非隐性速度外推技术的独立测量。2002年4月，报告了一种看似可靠的第二种方法。这是基于对白矮星燃烧剩余燃料以达到“发光余烬”状态所涉及时间的了解。理论为这种情况的发生设定了相当精确的时间跨度。在星系形成的早期阶段，球状星团将包含快速产生的白矮星，因为大恒星在短时间内燃烧它们的氢，然后进入矮星阶段。古老的“余烬”很难被望远镜探测到。但是，哈勃望远镜已经在银河系附近的一个球状星团上被用来寻找这些余烬；通过拍摄一张长曝光图像（8天，扩散67天），我们发现了这些暗淡的白矮星，如这组M4星团中的恒星图像所示：
根据HarveyRicher博士和他的同事们的报告，计算表明这些白矮星“煤渣”的年龄在130亿到140亿年之间。通过在这些值上加上~1 b.y.（第一个球状星团形成的典型时间），这个独立的年龄评估正好在同一范围内，现在普遍接受衰退测量。利用“阶梯”法确定宇宙年龄的两种方法得出最终值，如图所示：
除非在这两种方法中都发现了致命的缺陷，现在看来140亿年的上限将成为我们宇宙的实际年龄。
宇宙背景辐射
大爆炸的另一个可靠证据是发现 宇宙背景辐射 （CBR）波长1 m m（1000微米）附近的峰值 [微米] ）它位于电磁频谱的远红外/微波边界区域。这是黑体辐射源的预期波长，黑体辐射源的温度现在是2.72°K。乔治·加莫和他的同事们在1948年首次预测了这种辐射（他们对其峰值的估计是5°K）。CBR现在在整个空间中普遍存在，这可以追溯到核子、电子和光子之间的平衡状态，即宇宙在大爆炸后大约6个月冷却到约1000万°K时到达的状态。由于光子的散射和内部俘获所带来的不透明度（见第页），在辐射时代一直到去耦都缺乏证据。 20-1 ）在未来30万年的早期宇宙中。当时，当温度降到4000°K左右时，几乎所有的电子（主散射体）和质子都能以氢原子的形式结合，不再散射光子，从而使光和其他辐射从辐射“雾”中出现，辐射“雾”被完全提升了100万。早在公元前几年，就有了这样一个透明的宇宙，CBR第一次被探测到，显示出它当时在静止的早期宇宙中所拥有的更高的温度。>从脱钩到现在，CBR经历了约1200的红移。
现在正在测量的光子辐射是当今宇宙微波背景（CMB）的一种表现形式，它是从大爆炸时释放的原始辐射（远热，因此红外线中的波长要短得多）继承而来的。天文学家通常将宇宙微波背景辐射称为宇宙第一分钟粒子相互作用过程中产生和释放的光子的一般残余物，通俗地说，宇宙微波背景辐射是标记宇宙“爆炸”的辐射“爆发”的残余物（但实际上是IDN不会在核装置爆炸的意义上爆炸，在这个装置中有一个初始的“闪光”。它也被称为B.B的“余辉”。这种辐射在整个宇宙中似乎是非常均匀和各向同性的。目前宇宙中发现的绝大多数光子都与背景辐射有关。然而，尽管它们的数量巨大，但据估计它们仅占所有星系所含质量的1/5万。目前的~3°K值与一个预测模型相一致，该预测模型需要非常高能的高温辐射（主要是伽马射线，波长较短），这些辐射构成了大爆炸后不久释放的早期宇宙微波背景波，以便在 绝热的 （未添加或移除能量） 热力学膨胀 （一个很好的地球模拟物：空气质量的膨胀伴随着热量的释放和冷却），宇宙中至少有目前观测到的空间极限。从机械上讲，当空间被拉伸时，最初的短波长光子的波长会相应地延长到微波区域，从而损失能量（e=hc/λ），而能量又被表示为更低的温度。
1965年，R.Wilson和A.Penzias（他们因此获得了诺贝尔物理学奖；实际上，1961年，E.Ohm首先检测到了一个类似的信号，然后V.由B.伯克验证，但与CBR预测无关），其与宇宙背景辐射的相关性随后由R.迪克和他的普林斯顿小组证实。这项测试，连同哈勃的工作，爱因斯坦的广义相对论，勒马泰尔的原始奇点的开创性概念，古思的膨胀模型，以及许多宇宙学家、天文学家、物理学家和数学家的共同贡献。构成支持和解释宇宙大爆炸的关键基础概念。进一步的发现可能会导致改进，但从一般模型预测的基本概念和适当的数字现在似乎得到了可靠的证实。
1987年发射的COBE（宇宙背景探测器）很好地说明了这一改进过程中卫星的价值（查看其当前情况 Internet site ）斯莫特和其他人早先尝试用气球和飞机绘制整个天空的明显非变异（均匀）背景辐射图，在大气层上方进行测量，以阻挡（吸收）光谱.001到0.1米范围内的辐射，这强烈暗示了半径。但不精确。利用COBE，地图绘制过程得到了很大的改进，仅用一年时间就完成了一张覆盖整个天空的详细图表。Cobe验证了当前背景在各个方向上的高度一致性，也证实了总体扩展在各个方向上是非常均匀的。而且，Cobe对黑体曲线中涉及的大部分波长进行了非常精确的读数，这些黑体曲线是由2.726°K物体的实验确定的，证明了背景辐射以高于99%的准确度符合该曲线（在大多数科学研究中很少取得惊人的成就IC测量）。然后将这些测量值与覆盖其他波长的测量值相结合，并通过不同的方法获得这条经典的黑体辐射曲线（参见 page 9-2 ）其中cobe值非常精确，以至于可以忽略误差条（当在天文学会议上首次向参与者展示cobe曲线时，观众们被感动地起立鼓掌；这样一条不寻常的曲线，所有点都精确地位于最适合的版本上，这就是d。所有的实验科学家）。
这其中的一个变种包括由其他CMR测量实验（不同系统）进行的测量。
Cobe还允许绘制宇宙早期的辐射图（特别是在大爆炸后大约30万年（可能是50万年）的辐射时代结束时，当时膨胀宇宙中的等离子体已经冷却到足以对光子透明），从而使宇宙早期的辐射更精确。因此，在时间零点后的前十亿年中，它的温度和密度变化很小，只有10万分之一。下面的地图显示了COBE的差分微波辐射计（DMR）利用53和90千兆赫的数据探测到的早期宇宙中微小温差的广泛分布。蓝色代表略冷，红色代表略热的温度，因此也定义了密度较大和较小的区域。
上面的地图是“原始”数据图，其中银河系多普勒运动引起的偶极效应尚未被消除。当偶极子效应被消除，但银河系（中心带）的辐射没有得到补偿时，中间图就会出现。底部的地图是消除偶极和星系效应的最终产品——这是一个通常被称为CMB分布模型的地图。另一个这样的图，使用不同的颜色，重新计算了天球南北半球的分布：
然而，这些微小的差异对于让物质从最初的极端均匀性突破到原星系可能开始形成的稍冷、密度更大的区域是至关重要的。最终，在早期宇宙中，这些种子的涨落促进了粒子的局部化凝结，这些粒子变成了引力中心，引力的增加最终导致了数十亿星系的发展，这些星系构成了我们现在所知道的宇宙。
COBE允许通过对光谱的另一部分取样来估计宇宙中的总能量。这是利用机载漫射红外背景实验仪器对远红外辐射进行细致分析的结果。这项技术利用140和240微米的窗口测量分布在整个宇宙中的尘埃的加热。然而，整个背景被银河系内和周围的尘埃和其他来源、地球大气和其他需要校正的来源“污染”。程序如图所示：
上面的面板显示了整个宇宙红外辐射的天空图，其中一条明亮的中心带代表了银河系的贡献。中心投影是除去黄道光后的变化。底部面板是银河系的影响被消除后宇宙的剩余红外辐射。净效应是，由于尘埃（从近地到星系际）的遮蔽，宇宙中作为“化石辐射”存在的星光比之前所怀疑的要多得多，这些尘埃的影响现在已经被这一修正的德伯清单所考虑。
2000年4月，一组科学家展示了“回旋镖”项目的结果（多尺度银河系外辐射和地球物理学气球观测的缩写），其中一个输出是一张更详细的3%的天空地图，显示了在欧洲的CBR变化（分辨率提高了35倍）。辐射时代的d——也标志着以质子和电子复合形成氢原子为标志的去耦时代的开始。这张地图是由一个被动微波望远镜在南极上空地球大气层上方约36400米（120000英尺）处悬浮在气球上11天获得的测量结果绘制的。描述的变化以微开尔文为单位。
这里还有几个从这个实验中得到的地图，使用在不同波长上检测到的辐射。左上和左下地图的频率分别为90和150兆赫；右下两个地图的频率分别为90-150兆赫（顶部）和150-240兆赫（底部）。
由加州理工学院和国家科学基金会联合进行的CBI（宇宙背景干涉测量）实验进一步证实了这些结果。13个直径为1米的碟形天线以宽基线阵列同步。下一幅图是一个区域的背景辐射图，这个区域相当于一个满月的两个宽度。测量的差异是在平均天空温度2.73K附近变化的微开尔文（μK）中的温度值。
当CBR约为6000°K时，所感测的是微小的温度差。与这些差异相关的是材料密度的变化。这一观测支持了这样一种观点，即宇宙早期的物质分布不均匀，从而允许了启动星系形成过程所需的密度/重力变化的第一阶段。这些地图上显示的数据也与预测宇宙在其最初时刻经历了剧烈膨胀的模型有关，实际上为这个概念提供了一个积极的检验。他们同样指出了平坦宇宙将永远膨胀的概念（见下文）。
Cobe的研究结果证明，了解早期宇宙，特别是它探测到的微小但关键的波动，具有重要意义，2001年7月发射了一颗更精密的卫星map（微波各向异性探测器）。这个重要的新天文台的背景资料可以在美国宇航局戈达德天文台找到。 MAP 站点。（另一颗CBR卫星，普朗克勘测员，计划在2005年之前发射。）
期待已久的地图初步结果在2003年2月11日的新闻发布会上宣布。在此之前，该地图被重新命名为WMAP，纪念已故的大卫威尔肯森，在该领域的领导者。
从测量更小温度变化的能力来看，WMAP的更高分辨率通过比较来自WMAP的新的全天空热图和COBE的等效覆盖范围而显而易见：
这两个图清楚地显示了WMAP提供的分辨率的巨大飞跃，导致了CBR温度的微小但显著变化的更多细节。从对大规模杀伤性武器数据的解释中得出了一些关于宇宙的非常深远的结论。一个是137亿年的宇宙新的年龄（但仍然不一定是最精确的，尽管精度声称是+/-1%）。另一个是在大爆炸之后的第一个瞬间，对通货膨胀的现实的有力确认。宇宙中可检测到的普通物质的数量已经被重置为4%，而暗物质是23%，暗能量是73%（但结果并没有清楚地表明这些暗状态的性质）。宇宙第一次变得透明的时间现在是公元前38万年后。进一步的加速膨胀的证据可以从数据中得到，这就得出了宇宙应该永远膨胀的坚定结论。最后，许多基本的物理和宇宙学参数已经被精炼，如表所示（作者没有尝试去识别每一个参数）。
最近关于第一批恒星和星系开始时间的一些想法得到了WMAP结果的支持和特殊性。20亿年前，第一颗恒星开始形成超级巨星。最初的星系在大约三亿年后开始形成。这张图描绘了这些阶段（从顶部开始）：1）CBR变化的初始阶段；2）恒星形成之前的暗物质凝块；3）第一个超巨星；4）星系的形成；5）最初十亿年后的星系。
由不同的空间望远镜测量的第一批恒星和星系的时间线（JWST是詹姆斯·韦伯空间望远镜，计划于2010年发射；其任务将集中在星系的早期，因此上图所示的开始时间是目前的“最佳估计”）如图所示。特别重要的是对第一颗恒星何时开始形成的新估计——大约是大爆炸后2亿年。
一些出席记者招待会的宇宙学家公开表示，他们相信大规模杀伤性武器计划的结果将被证明是过去十年中从观测中获得的最重要的新数据集。
WMAP的一个主要未来目标仍有待解决，即测量极小的温度波动，以支持/确认重力波的存在。这些都是爱因斯坦在广义相对论的基础上首次提出的假设。引力波是指物质和/或能量的各种相互作用，如黑洞或中子星的碰撞，在引力场中产生的运动扰动。引力子的力粒子与电磁波及其光子类似，只是引力波可以不受阻碍地通过自身与光子通过吸收相互作用的物质移动。和重力子一样，引力波也尚未被探测到，但它们在宇宙中的行为和影响可以用计算机模型来模拟。当引力波在空间中移动时，会导致空间的几何结构振荡（拉伸和挤压）。引力波的波长取决于它的产生机制。
理论认为，重力子和引力波最初是在10年之间的膨胀期产生的。-38 10 -35 大爆炸开始的几秒钟。这些波参与了这些时刻的极端膨胀，因此它们的波长被大大拉长。膨胀引力波在辐射时代引起物质和能量分布的微小变化中起着关键作用，辐射时代结束于光子不再散射的去耦时代，后者是宇宙最早返回的时期。然后可以检测到地面辐射。WMAP将寻求更准确地确定CBR场中的温度波动，这与重力波施加的扰动相对应。理论上，通过分析来自宇宙微波背景的CBR可以检测到这些波；引力波将导致辐射左右极化，而宇宙微波背景中的密度变化将引起径向极化（两种极化模式必须分开并通过傅立叶分析加以区分。
宇宙膨胀模型
宇宙模型可以用几种方式分类：1）牛顿与相对论；2）有或没有大爆炸，即膨胀与稳态；3）对于大爆炸模型，它们要么是标准的，要么是宇宙学常数。
作为对宇宙起源和发展的大爆炸模型的普遍接受得出的一个基本结论，在第一分钟形成的最初的小空间一直在不断扩大——这一过程类似于以上一页描述的方式扩张。然而，这种扩展的确切性质，仍然不完全清楚，取决于具体的扩展模型，如下所示。这与控制或影响膨胀的质量/能量有关。正如我们将在下面的段落中看到的，膨胀宇宙的拟议几何范围从球面到双曲线到平面。膨胀的持续时间从有限到无限不等。术语“开放、封闭、平坦”是指对空间曲率及其扩展历史的某些限制。
宇宙“形状”模型的类型——开放、封闭、平坦——是哈勃常数（以及相应的红移）随时间变化的一个因素。基于扩展模型的广义关系如下图所示：
在回顾20世纪提出的各种模型之前，我们先停下来简要描述一个有用的简单的宇宙观，它包含在哈勃球这个术语中。这是基于哈勃长度的基础思想，哈勃长度就是从地球向外的距离，作为 任意中心 （记住，宇宙实际上没有一个有意义的中心），它以1哈勃时间（t:sub:h`=1/h）运行。在这个框架中，这个距离表示为我们用最好的望远镜从地球上观察到的最远的距离，以看到大爆炸的第一个证据（这是不可能的，因为B.B.后不久不透明）；它与上面定义的回望时间密切相关。假设哈勃距离是一个球体的半径r，这个球体包围了我们现在能看到的所有宇宙（这似乎是合理的，因为目前最远的星系 [到目前为止只有几个] 从我们的观测点看，所有这些距离在光年内似乎都差不多；这些距离比由当前h值定义的外极限要小一些。0 ）将这个球体及其内容可视化的一个简单方法是想象（星系）内的点，使最远的（代表最早几年的恒星系统）被涂成蓝色、中绿色和最近的（更先进的发展 [但不一定比蓝色组更老或更年轻] ）红色。因此，哈勃球体的居住者将显示同心色带，蓝色最接近球体边界，红色最接近中心。当然，这个边界是 时间范围 而不是包围球体的实际物理表面。随着我们进入未来，我们的仪器“看”得更远，球体的表观表面随着r的增加而向外移动。H . 哈勃球之外还有星系；它们只是还没有被发现，但稍后会出现。除了最外层的星系，假设它们发生在与精确已知的哈勃年龄相当的光年距离，我们现在还不能指定“那里有什么”。
使用这个简化的、相当容易可视化的模型，让我们花点时间来谈谈 size 在已知的宇宙中。它似乎是由哈勃距离决定的（d:sub:h），这与哈勃年龄有关，大约140亿年。这是到 事件视界 在时空中我们能看到的最远的离散粒子或宇宙中的物体（用地球公里来量化距离） [或者英里] 把光在140亿年内的传播距离乘以光速。因此：14000000000 b.y.x 300 x 104 公里/秒x 3600秒/小时x 24小时/天x 365.4天/年。对于这种情况，结果，我称之为dH ，是1.3245 x 1024 从哈勃球体模型来看，我们可以假设球体的直径为2 x d。H 特别是当我们意识到事件视界向外看本质上是相同的，比如从北天球的北极和从南天球的南极。但事实并非如此。在相对论空间膨胀中，与地球框架相反方向向外的距离不是相加的。这是由于现在的奇点中的所有点在开始时都是彼此相邻的，只是随着空间的膨胀而分离。由于没有有意义的中心，我们现在只能说，在140亿年里，空间已经扩大了这么多。欧几里得尺寸并不是观察宇宙的有效方法，不管宇宙有什么“形状”，正如本页后面几段所暗示的那样。在考虑“尺寸”时，还有一个更复杂的问题。通货膨胀期间（见第20-1页）的扩张速度可能比光速更快。如果是这样，宇宙可能真的比我们从视界距离推断的要大得多。我们只从星系形成后宇宙中我们现在所看到的z和h的测量中得出距离的概念。在此之前，膨胀会产生更大的z值和h值，这可能会将宇宙的外缘推到远远超过可以检测到的距离。 显然的 事件范围。
那么，对于我们对宇宙大小的理解，我们能说些什么呢？它的最小尺寸在时空上必须至少与我们所能看到的星系、类星体和超新星一样远——距离目前已知的事件视界130多亿光年。（我们不能 [yet] 从时间上看，辐射时代之前的任何事物；宇宙背景辐射，可追溯到大约30万年，是普遍存在的，因此不是特定的位置。）最大可想象的大小是无限的，而“外部极限”只能在无限的时间内达到。如果宇宙真的是无限的，那么它现在的外部极限就不会以任何方式固定，因为它们将永远扩大到无限。如果宇宙被证明是有限的（与最有可能的情况相反——见下文），那么它的边界几乎肯定是在我们现在看到的视界之外——有更多的星系在更远的地方，随着时间的推移，这些星系将变得可见，并且H 加长。
现在，要调查时空宇宙的主要模型：
dR/dt = (8 Π G)/3 ρ R:sup:`2` - kc:sup:`2`
其次是：
H:sup:`2` - (8 Π)/3 G ρ= - kR:sup:`2`
在这些方程中，_（pi）是我们熟悉的常数（圆周长与直径之比=3.14159…），g是宇宙引力常数，ρ是表示宇宙平均密度的希腊字母，k是曲率常数，其中0，+1，-1表示平面，球面几何和双曲几何，r是可观测宇宙的尺度因子，h是哈勃常数，c是光速，t是时间。弗里德曼方程的解取决于正在测试的宇宙模型，因为下面描述的组对关键参数有不同的值。
几个宇宙学场景，以最初提出每个场景的科学家的名字命名（几个科学家提出了多个模型），对于不同的扩展模式，会导致不同的最终结果（下图显示了四个通用模型）。
一般来说，他们都遵循宇宙学原理，即宇宙既是宇宙又是宇宙。 同种类的 和 各向同性的 （基本上是物质/能量在各个方向上的平均分布）在最大尺度上（这在星系团规模上是不违背的，因为在宇宙尺度上，它们在任何地方看起来都有许多相同的模式，从而趋向于“平滑化”）。开放模型也必须符合热力学第二定律的限制，从宇宙学的观点来看，第二定律指出随着时间的推移 熵 （一个系统无序度的测量）必须最终增加到（或接近）一个最大值（整体无序度）；以一个普遍的尺度解释，这将导致星系及其恒星完全分散（可能重新排列为随机分布的黑洞），黑体温度接近零。一个推论认为初始奇点具有最小熵，然后在大爆炸的第一个瞬间迅速增加。
注意，当上述曲线被及时外推时，它们在不同的位置（次）撞击水平轴。这意味着宇宙的年龄将随着所考虑的特定模型而变化。因此，尽管当前的哈勃时间（1/h:sub:0，这取决于对膨胀率的精确测定）导致了宇宙的年龄或持续时间，但当（如果）一个特定的膨胀模型被证明是最好的或有效的时，这个值可以被修改。
MODEL |
几何（K） |
L |
Q |
FATE |
德西特 |
平面（0） |
> 0 |
-1 |
无b.b.；指数扩展；空 |
稳态 |
平面（0） |
> 0 |
-1 |
B.B.；均匀膨胀 |
爱因斯坦 |
球形（+1） |
L c |
0 |
静态；h=0；现在，重力由排斥力平衡；可能不稳定。 |
勒迈特雷 |
球形（+1） |
> c |
< 0 |
展开；悬停；展开 |
负L |
任何 |
< 0 |
> 0 |
大挤压 |
关闭 |
球形（+1） |
0 |
> |
大挤压 |
爱因斯坦·德西特 |
平面（0） |
0 |
γ |
永远膨胀；临界密度 |
正常开放 |
双曲线（-1） |
0 |
0＜q＜ |
永远扩展 |
Q=减速参数：表示哈勃常数和r随时间变化的速率；正值表示加速；负值表示减速。
L=宇宙常数，由爱因斯坦引入广义相对论的场方程中，以对引力（反作用）提供某种约束，以避免不可避免的宇宙崩溃；如果+（排斥）L抵消引力；如果-（吸引）L增加引力。L c 是一个特定的数字，称为临界值。L可以等于量子水平上粒子的真空能量密度。（文本中的L也由大写希腊字母∧给出）。
稳态、德西特和爱因斯坦宇宙，都是非标准的，目前没有观测证据支持。
上面显示四个可选扩展模型的更一般的图现在可以根据上表中描述的某些特定模型重新显示：
有时间的宇宙。|
下一个图是最近显示的各种模型的曲线，其中纵坐标是用作数据点的星系的相对亮度（亮度）。（暗能量的情况将在下一页讨论）。
宇宙的性质和形状取决于它的质量密度（包括具有质量的能量形式）。关键参数是临界密度，符号为ρc （ρ：子：C`=3h:sup:`3 /πg）。这被定义为总质量，它使宇宙既不会永远膨胀，也不会在自身上崩溃，即宇宙是平的，在无限宇宙时间过去后，它将停止膨胀。（作为一个实际测量，估计如果所有的原子物质——包括银河系和星系际——重新分布，均匀地分布在空间中，其密度将平均为每立方米10个原子。）
有三种通用形状可供选择，以配置和扩展宇宙。它们的几何特征在下一个图中描述。请注意，两个属性有助于定义每个形状的性质和行为：1）在遍历形状时所谓的平行线会发生什么情况，2）在形状上绘制的任何三角形的角度之和是多少？
这个数字是从 Nick Strobel's Astronomy Notes . 去他的网站 www.astronomynotes.com 对于任何更新版本。¶
据说，这个球形没有边界，它的表面永远保持不变，如果沿着一个大圆“行走”的话，它就会回到起点。它有正的曲率。双曲空间是一个具有负曲率的空间：虽然难以形象化，并且最好用数学来描述，但描述性地说，它被比作马鞍；这种几何体具有独特的空间属性，即从它的最低点开始的运动可以“下坡”或“上坡”，取决于方向。平面空间具有最小（零）曲率，遵循欧几里得几何规则。在平面空间中，平行线在这个几何意义上保持平行；这提供了一种方法来测试与现实相对应的宇宙几何类型。这意味着来自远光源的光束不会会聚或发散。到目前为止，有证据表明，除非受到大质量物体引力的干扰，否则在太空中传播的辐射线仍然是平行的。平面空间和双曲空间都可以无限延伸（到无穷远），与球面空间相比（但原则上，如果它一直延伸下去，也可能导致无穷远）。
这三种一般形状也可以用空时圆锥图来描述，例如这一种，从左到右显示稳定、减速和加速膨胀模型：
区分哪一种形状最能描述宇宙形状的一种理论方法是：发射两束平行但相隔一定距离的光束。在平坦的宇宙中，这些光束将始终保持平行。在双曲线宇宙中，光束发散；在球形宇宙中，光束最终会聚并相互交叉。
如果总密度（选择m作为所有物质和所有能量的总和；记住能量可以用质量来表示，由爱因斯坦著名的方程，重述：m=e/c2 ）分布在一定大小或体积的有限宇宙中，V小于临界密度，空间是 双曲线的 开放；如果大于临界值， 球形的 并且是封闭的；如果等于临界值，空间就是 flat （至少在我们观察到的天平上）。这也可以表示为 密度参数 或 Ω 它是宇宙中物质和能量的实际密度ρ与ρ的比值。c ，适用于膨胀到无穷大的平坦宇宙的密度；开放、平坦和闭合宇宙分别与Ω>、=和<1相关。
考虑到所有这些模型：如果宇宙是开放的或扁平的，宇宙将以不同的速率无限膨胀，这取决于与每个模型相关的参数。相反，封闭的和负的L模型预测了有限的膨胀，随后是最终的收缩，因此在某一时刻，宇宙会返回到奇点状态。对于每一个模型，从一开始（稳态模型没有“开始”）到最终命运（紧缩；膨胀）的膨胀几何和行为最终取决于表征它的物质密度。
前五个模型都是非标准的，是在爱因斯坦的宇宙学常数似乎有一些基本的有效性时设计的（在20世纪30年代被爱因斯坦和宇宙学界抛弃，但现在又恢复了；在这一点上，我们发现了对常数现状的一个很好的回顾。 University of Chicago 现场）。这些型号都至少适合 some 对宇宙的一般观察，但在其他方面都失败了。爱因斯坦自己花了很多年来计算这些宇宙的性质，但最终放弃了反重力的概念，承认这是他科学推理中的“最大错误”。这个常数的证据仍然缺乏，但近几年来，它的变化再次成为一种流行现象，来解释一些对变化中的宇宙至关重要的现象，正如我们将在下一页中看到的那样，这一页将讨论一个变化中的宇宙。它可能等同于真空能量密度的概念，这可能是早期宇宙膨胀阶段的一个关键因素；L（lambda力）的迅速增加可能是当时巨大膨胀的驱动力，但这种增长必须是短暂的，而L必须恢复到否则宇宙早就“吹走”了。
爱因斯坦的宇宙是一个静态的，具有球形几何学，由这位伟大的科学家开发，试图将广义相对论应用于宇宙学。宇宙大爆炸的想法还没有引起宇宙科学家的注意。为了保持宇宙的“运行”，而不是在自身的引力下崩溃，爱因斯坦发明了宇宙常数l来平衡引力。虽然现在被认为是非常不正确的，但这种稳态模型刺激其他人提出了包含扩展的变体。德西特宇宙是一个奇怪的宇宙，是空的，从未经历过大爆炸。它的q值为负（-q）表示一个加速的宇宙。但是在回到时间零点时，它的代表性r（t）值永远不会达到零，这意味着它没有开始，也就是说，它有一个无限的过去。虽然理论上很有趣，但该模型对大多数观测参数都没有定义。霍伊尔和其他人将稳态宇宙定义为大爆炸模型的“解毒剂”。它接受膨胀，意味着宇宙没有起点或终点。为了保持宇宙所确定的物质密度分布，稳态需要一个“创造场”，在这个场中，新物质（质量）必须通过时间不断地创造，以平衡膨胀率。另一个模型（不在上表中）也不是从大爆炸开始的；这就是Eddington-Lemaiter模型，它是封闭的、有限的，最初是静态的，但随后随着星系开始由氢气凝结形成，它开始膨胀。
从大爆炸概念中推导出的勒迈特模型，开始于早期宇宙中r的快速增加，但随后经历了一个较长的时期，当r（t）几乎保持不变（由于l大于l的影响）。c ）因此，膨胀是最小的（“悬停”），直到很久以后以加速的速度恢复（阅读下一页的现代版本的加速恢复）。乔治·勒迈特修道院院长（比利时天主教神父，也是物理学家）是第一个认为起始状态是极高（接近无穷大）密度（他称奇点为“原始原子”）的修道院院长；伽莫使用希腊语“ylem”一词。 [原始物质] 所有包含在这样一个奇点中的东西）。
在三个标准的热（高温）大爆炸模型中， 开放宇宙 模型（也称为Friedmann-Lemaitre模型）预测，在基于双曲几何的无限无限无限无限空间中（在该空间中，光可以同时跟随正曲率和负曲率），膨胀将以基本恒定的速率永远持续下去。到目前为止的证据表明 flat 密度处于临界密度的宇宙模型（Ω=1，即宇宙中有足够多的物质分布，使其在不断减速的情况下永远膨胀）解释了许多观测到的特性，因此 Einstein-DeSitter Universe 是目前最广泛采用的近似现实的模型。这个模型符合目前对宇宙年龄的估计。
（我们将“平面”这个词应用于宇宙膨胀的心理图景可能有些虚幻：一个意思-就像大气球的表面在某个点上对蚂蚁看起来是平的一样，所以宇宙实际上可能是球形的，但在宇宙膨胀的过程中却表现得好像是平的。对我们的直接观测开放的区域（我们在地球上体验到这一点，因为我们的周围环境看起来很平坦，但如果我们是在轨道上运行的宇航员，它会显示出真正的曲率）。然而，在宇宙尺度上的平坦可能意味着——在我们的欧几里得经验意义上的平坦——想象一个桌面在两个主要方向上从自身内部（而不仅仅是边缘的生长）永远膨胀；在这个无限增长的顶部的不同部分的点将完全分离。互相吃。桌面确实是三维的 [厚度] 正如我们推测的那样，平面宇宙的膨胀可能是有限的。）
封闭宇宙 遵循球面几何。基本模型显示早期宇宙时间的膨胀率更大（如果膨胀确实是一种真实现象的话，这与宇宙开始时几乎不可思议但短暂的膨胀率不同），此后膨胀率降低。因此，宇宙的各个组成部分向外移动，部分原因是由于大爆炸时能量释放所产生的惯性。然而，质量/能量水平很高，足以让重力有效地拉动星系、恒星和其他物质，从而逐渐将膨胀速度减慢到零速度。此后，情况变为减速增加。星系之间的分离速度随着时间的推移而减小，直到在未来某个时候，膨胀停止，然后星系以越来越快的速度靠近，直到所有的物质和辐射汇聚到一个奇点（可能在未来50年），经历了被称为“大危机”的过程。
这就增加了 重复宇宙 当奇点爆炸，扩展，最终收缩到下一个奇点，然后无限地重复这个循环，甚至无限地重复；然而，这种情况似乎违反了熵限制，因为奇点应该有一个最小而不是最大的无序状态。AT是每个模型的结果。同时进化的多个宇宙（下一页）可能是 混沌通货膨胀模型 近几年来，它作为“大爆炸”的通货膨胀版本的一个变种得到了人们的青睐；然而，这些宇宙之间没有相互接触的可能性，因此它们的存在可能是无法证明的。
总结这个主题——宇宙的形状。有证据表明，平面条件最有可能描述这种配置。COBE和WMAP的结果似乎为这种观点提供了坚实的支持。考虑这个图表：
计算确定的宇宙背景辐射波动的尺寸变化与观测到的COBE和WMAP数据最接近的拟合是一个平坦的宇宙。
宇宙中“失踪”的物质
然而，目前的宇宙是开放的、封闭的还是扁平的，尽管对扁平宇宙的支持越来越强，但仍在争论之中。关键因素是宇宙的质量密度。如果这个量低于临界值，那么引力将不足以最终阻止膨胀，最终导致整个空间的所有物质被拉回到封闭状态；在开放的情况下，膨胀永远存在于（显然）唯一的宇宙中。到目前为止，宇宙内部的质量库存已经远远低于维持一个封闭宇宙所需的数量，但随着进一步的观察和实验，这个差距正在缩小。
缺失的质量（和具有质量的能量粒子）可能存在于 dark （不发光，即不发光 [可检测] 电磁辐射）仍不确定类型的物质和/或中微子。暗物质目前很难被探测到，因此很难定量计算。暗能量，一个密切相关的话题，在这一小节中被简单地提到，但在下一页将详细地讨论。
最近的一项估计表明，几种暗物质和暗能量一起占宇宙质量的约95%，正常物质的种类占剩余的不到5%。这意味着目前宇宙中的大部分物质到目前为止在地球上是看不见的（数十亿发光星系，每一个都有数十亿颗恒星，因此只占宇宙总质量的一小部分）。
大量的暗物质是由观测到的结果推断出来的；间接证据来自星系和星系团的行为，它们似乎需要这种超丰富的质量来解释它们的稳定性和运动。例如，外旋臂中恒星的速度比牛顿1/r预测的要大得多。2 力定律，表示外部质量过大。另一条证据来自引力透镜效应——要解释广义相对论预测的空间弯曲程度，需要比观测到的质量大得多。这是由于来自较远光源的光的弯曲度更大（因此显示出比预期更大的位移），而不是仅由正在测试其引力影响的特定星系团的质量引起的。隐藏质量集中的另一个迹象与星系在足够近的地方的定向运动有关，可以观察和测量这个运动。在一个被称为“大吸引子”的不可见质量浓度的影响下，我们所在的星系群（包括银河系）正以高于预期的速度沿半人马座的方向在太空中移动。（银河系本身以210万公里/小时的速度向周围区域移动D狮子座）。此外，检测到大量的发光气体，它们的分子在快速移动，因此表明温度非常高；由于非常热，它们应该会飞散，但很明显是结合在一起的，这表明大量看不见的物质具有吸引力。
有证据表明，更古老、更原始的恒星（在恒星中产生并被超新星爆炸分散的元素很少）周围含有更高浓度的暗物质。但是，很多（大多数？）缺失的质量中，有可能被束缚在黑洞中；数十亿可能存在于整个宇宙中，而且许多星系（如果不是大多数的话）的中心核心有黑洞。在银河系的中心已经证实了一个质量巨大、大小估计超过250万太阳直径的黑洞，在这个黑洞周围，内部恒星以高达300万公里/小时的速度旋转，因为它们向内旋转，最终被吸进（相比之下，黑洞的联合国以约790000公里/小时的速度绕银河系中心运行，地球以约108000公里/小时的速度绕太阳运行）。
暗物质的组成仍然是推测性的。候选者在这些图表中显示，并根据页面中出现的内容进行修改，以处理在 University of Oregon 天文学网站我们在本节中多次提到：
一些重子暗物质出现在称为machos（对于高度紧凑的晕物体）中，由重子（质子、中子）和其他物质（可能是中微子扩散空间的一部分）组成，这些物质位于目前已知分布在星系周围和星际空间（见下文）。在光晕中，它们构成大多数移动较慢的冷暗物质（cdm）。Machos提供了足够的额外质量来提供将星系连接在一起的引力增强（螺旋盘中的运动否则会导致星系飞散）。矮星系和白矮星和黑矮星的残余物——太小了，无法在更遥远的太空中探测到——也可能富含这种物质。黑洞、中子星和矮星也做出了重大贡献，它们通过视觉手段无法检测到，但通过它们对附近可见恒星的引力效应来识别。事实上，与Macho所发现的相同（尚未被发现）的物质也可能构成行星大小的黑洞，其在宇宙中的数量可能是巨大的；如果一个B.H.是“独立的”，也就是说，没有一个伴星为它提供兴奋的物质，而Lu米诺斯。
然而，大部分缺失的物质似乎以热暗物质（hdm）的形式出现，可能是以快速移动的wimps（弱相互作用的大质量粒子）的形式出现的——不与电磁（em）或强核力相互作用的难以捉摸的物质/能量。一种WIMP类型是中微子，它的存在已经被证明。曾经被认为是无质量的，一个微小但真实的中微子质量最近才被证实——这一决定可以解释很多（大多数？）。“失踪”宇宙的质量。1998年6月，日美研究小组的一项声明可能会极大地改变中微子在质量资产负债表中的作用。利用一个深埋探测器和一个巨大的探测器阵列，他们能够捕获中微子发出的光信号，这些中微子将这些非常小的粒子暴露出来，使其具有无穷小的微小质量，大约是电子质量的1千万分之一。但是，由于在整个宇宙中中微子的数量极其庞大（就像宇宙背景辐射一样，它们也是大爆炸的残留物，特别是在质子融合成氘和氦的最初几分钟内大量产生。将能量称为中微子），这些粒子的累积质量可能会对缺失质量的库存做出相当大的贡献。但其他理论上有待发现的WIMP（从未来的粒子加速器实验或从仍在建造的更灵敏的空间探测器）构成了WIMP种群的大部分。
最近来自几个研究小组的报告称，大部分暗物质是由非常热的气体造成的，这些气体被认为是弥漫在星际空间中的，与可见气体的星系和星云团相比，这些气体看起来是“空的”。在紫外光谱数据中发现了这些气体存在的线索（在可见光和较长波长下未被检测到），但信号较弱。然而，当钱德拉的X射线辐射数据是从星系际区域收集的时候，在所谓的空洞中有明显浓度的非常热的气体的迹象。当富气区的辐射通过星云质量时，通过计算特定波长的减弱，得到了气体密度的估计值。如图所示：
物质和能量的相对量（可以用e=mc表示为物质）2 转换）是根据过去几年收集的数据计算得出的。这张饼图很方便地显示在20世纪90年代中期制作的：
几年后制作的一张类似的图表显示了一种稍有不同的成分，部分原因是宇宙物理成分的不同类别的选择：
在这张图中，一般可见的“物质”，主要是在星系中，仅占0.5%。在宇宙中运动的光子辐射只占0.005%。男子气概构成了普通的不发光物质（3.5%），Wimps构成了奇异的暗物质（26%）。宇宙中大部分成分是所谓的“暗能量”，约占估计总质量/能量的65%；关于其性质的推测在下一页的段落中描述，这些段落涉及与爱因斯坦的宇宙学概念有关的排斥能。暂时的
WMAP的数据进一步提高了暗物质和暗能量的百分比。这张图显示了暗能量向3%的转移，暗物质相应减少：
2003年2月，F.Nicastro和他在哈佛史密森天文台天体物理中心的同事们报告说，普通物质的数量有所改进。在构成总量的4%中，约1/3的恒星和星系可见（大于1%）。其余的由氢、氦和其他重子组成，这些重子占据银河系晕以及银河系间空间以外的区域。它们存在于高温中（10:sup:5-107 度开尔文，“雾”，他们已经检测到使用保险丝（远紫外光谱仪探索者和钱德拉（X射线）数据。这个雾是星系形成过程中遗留下来的，它提供了将星系群（他们研究了银河系周围的局部星系群）以引力方式结合在一起所需的额外质量。
暗物质和暗能量在观测宇宙中的作用仍在研究中。这两者，或者特别是暗物质，似乎都需要保持星系的完整性，并防止它们相互坍塌。似乎星系内物质的引力不足以阻止它们飞散并消散到星系间空间。暗物质可以提供所需的质量来提供引力稳定性，从而维持星系一旦形成时的完整性。
对于暗物质（就质量而言）为何至今未能被科学家们所理解，以致于乔纳森·冯博士和他在加州欧文大学的研究小组提供了一个富有想象力的解释来证明暗物质的存在和性质。他们假设这个物质是隐藏在我们感知的三个空间维度之外的额外维度中的粒子。如果页面底部描述的多维空间是合理的 20-1 是现实。这个模型可以用这种方法证明：超维质量粒子倾向于聚集在具有强大引力的物体周围。在这种影响下，粒子会更频繁地相互碰撞，产生能量特别高的中微子。人们提出了在太阳周围测试这一假设的实验。
证明暗物质和暗能量确实存在的证据，以及对其性质的洞察，几乎是天文学家和宇宙学家在21世纪前十年打算解决的首要问题。已经提出了许多方法。一种方法是将可见光下星系的大小与发出强X射线辐射的相关热物质（雾）的大小进行比较。看看这对处女座星系团中的一个星系的图像：
另一个经常被引用的例子是NGC 2300星系群，它由许多可见光中可见的单个星系组成，当X射线（由Rosat测量）被指定颜色来指示其范围时，这些星系不会显示为单个星系。
这些X射线图像如何表明暗物质的存在？有人认为，到目前为止，这些星系可能已经四分五裂，但却被包围它们的暗物质所关联的质量所凝聚在一起。咨询 University of Oregon 上面引用的页面用于说明此过程。更进一步的概括：暗物质包围着所有星系，并使它们保持完整。
尺寸论证的一个变种是研究星系的形状，这些形状具有暗物质存在所能解释的特征。大约8000万光年远的MGC720显示了可见光图像和X射线图像之间的差异，这可以被假设为星系周围光环中的暗物质所施加的差异。如下图所示，当在可见光下观察时，这个星系呈扁平的椭圆形，但正如钱德拉X射线望远镜所拍摄的那样，核心呈圆形，周围的激发物质呈球状分布。当引入暗物质浓度时，这种差异的计算模型很好地工作。有一种假说认为，星系将比在星系际空间中发现的星系吸引更多的暗物质。
2003年6月，另一份关于暗物质活动的报告有力地表明了暗物质的质量。下面是一张钱德拉（Chandra）的Glaxay星团Abell2029的照片，距离地球约10亿光年。这张X射线照片显示了一个中心辐射质量（一个由许多星系合并而成的椭圆超星系）和一个巨大的炽热气体云，被解释为直接受这一暗物质控制，据估计相当于星系质量的100万亿倍。太阳。
阿贝尔2029星系中的一些被描绘在这张由帕洛玛48英寸施密特望远镜拍摄的可见光图像中。
2003年7月，发布了另一张图片，该图片实际上可能显示暗物质是一种微弱的辉光（蓝色），弥漫在星系团中：
为了获得这张图像，在CL0024星团上对HST进行了总共120小时的光收集时间的训练，该星团目前距离约45亿光年。散布在银河系中的是均匀的辉光，它本身并没有被确认为大自然。但根据理论，它的分布（图）与暗物质的预期相当。如果这个辉光真的是暗物质，那么它会产生一些光度，也就是说，它会发出电磁辐射，这种辐射通常很弱，以至于在较短的时间内无法被空间望远镜和地球望远镜观测到的可见波长所检测到。
利用引力透镜技术，暗物质分布的大小集中在星系周围，据估计大致呈球形排列，大约是迄今为止每个星系半径的5倍。
另一种研究暗物质的潜在方法，包括试图证明暗物质的存在，目前正在进行中，即安装一个2.8米长的望远镜，称为南极望远镜，位于南半球靠近这一点的地方。它将能够测量星系团周围条件（主要是温度）的微小变化；这些变化将验证由暗物质/能量引起的预期变化，正如现在正在开发的模型所预测的那样。
关于中微子作为暗物质的一个组成部分，关于中微子（有几种）是否有质量仍然存在相当大的不确定性。它们很少与物质相互作用，因此很难被发现。在这一瞬间，数以十亿计的中微子正穿过你的身体，也许最多会有一两个中微子与一个原子相遇。一些国家的实验正试图找到难以捉摸的中微子。下面是一个实验检测设置的例子。安大略省萨德伯里附近的一个镍矿的一个大凹坑（上面覆盖的岩石屏蔽了可能产生假信号的大多数其他高能粒子）表面下几千英尺的地方是一个直径12米的含有重水（氘而不是氢）的球体。在它周围有许多事件检测器。一些事件已经被确定，但是太阳中微子的数量似乎比理论预测的要少。
暗物质作为稳定力的另一个有趣的选择是一个叫做mond的概念，用于改进牛顿动力学。这是由它的发起人，以色列魏茨曼研究所的Mordecai Milgrom博士在他的文章“暗物质真的存在吗？”在2002年8月的《科学美国人》杂志上。检查这个以熟悉它的基本要素。简而言之，他假设一个加速度常数，称为0 这就决定了物质的引力行为。加速度值大于A0 与牛顿第二定律一致，其中f（力）=m（质量）时间a（加速度，如我们通过实验观察重力过程或施加的加速度） [例如，火箭发射] ）但在他的提议中，价值小于0 以一种不需要暗物质引力的方式改变星系的行为。使用他的非牛顿方法，他对星系动力学的数学分析基于小于a的a的值。0 再现了星系中恒星的轨道模式和运动速率中观察到的大多数效应。他的模型最初被大多数宇宙学家所忽视，现在正引起人们的严重关注。
基于宇宙微波背景辐射提供的信息，本页和前一页介绍的一些观点以不同的方式进行了研究。 Internet page 由加州大学圣巴巴拉分校的天文学家编写。（这是相当技术性的）另外两篇关于宇宙膨胀和爱因斯坦的宇宙学常数的评论，由Sten Odenwald为雷神公司准备，发表在 (1) 和 (2) . 对暗物质和暗能量的一个很好的回顾出现在 Science News Web文章。
现在开始暗能量 本身 它包含构成宇宙的大部分实体。
:sub:`` <>`__*The steeper sloped H case represents a Universe that is more rapidly expanding, has covered less distance, and is younger (10 billion years); the slope for H = 50 has expanded more slowly over a longer time (20 billion years) but has covered a greater distance (bigger Universe).`
主要作者：Nicholas M.Short，高级电子邮件： nmshort@nationi.net