科學家們如何計算宇宙總質量的?
然後根據天文觀測推出銀河系的大致形狀,以及銀河系內大小恆星的數量。在根據大小恆星繞銀河系銀心的轉動情況分析出銀河系中暗物質的質量,這樣就能夠估算出銀河系的總質量。
宇宙浩瀚,其中有大小星系、天體、暗物質、暗能量等等不計其數。雖然很大,不過科學家可以估算出宇宙的總質量是多少。一些自媒體上瘋傳的正反宇宙抵消後總的質量爲0,或者宇宙質量是28克,那些都是一些胡說八道。目前可估算出宇宙總質量爲十的53次方千克,用多種方法得到的宇宙總質量都是這個數量級。
這裡介紹一種容易理解的簡單估算方法,就是先計算恆星的質量,之後估算星系的質量,再估算整個宇宙的質量。
太陽的質量是很容易計算出來的,太陽系中的行星圍繞着太陽轉動,知道了一顆行星繞太陽轉動的軌道半徑以及公轉週期,根據萬有引力等於向心力列式即可解出太陽的質量。
其他恆星的質量也可以根據天文觀測數據利用萬有引力計算出來。積攢了很多恆星的質量數據後,就能夠發現一個規律,就是恆星的光譜與絕對亮度以及恆星的質量存在着關係。根據觀察到的數據就可以推出恆星的質量是多少。
銀河系的質量搞定了,宇宙中還有數千億個星系。在分析恆星的質量時總結出了恆星光譜、光度與質量之間的關係,類似的關係也可以用到星系上。知道了銀河系的質量、光譜、光度等就可以推出其他星系的質量。
還有一個特點就是宇宙在大尺度上表現出各向同性,在這個方向觀測到一萬個星系,在另一個方向上大致也能夠觀測到一萬個星系。這樣就能夠估算出總星系的質量。再將通過觀測分析出的暗物質、暗能量算進去可以得出宇宙的質量大約10的53次方千克。