大宇宙，大困惑

汉水

假若宇宙起始于一次大爆炸，那么大爆炸以后，宇宙的膨胀方式会是怎样的呢？科学家们猜测，宇宙的膨胀应该受到引力的牵制，引力仿佛是宇宙大爆炸的“制动器”，它会慢慢使宇宙的膨胀变得慢下来。为了证明这一点，科学家们需要找到证据，方法是给遥远的天体定位，并测量它们如何运动。以前，人们在宇宙中发现过一种神秘的脉动变星，名为“造父变星”，这种变星的光变周期和光度之间有稳定的关系，因而可用来确定天体的距离，所以造父变星被称为宇宙的“量天尺”。然而现在，当科学家们想研究宇宙的膨胀时，这个“量天尺”已经显得不够用了，因为几十亿光年以外，造父变星已经无法看见。科学家们必须寻找更长的“量天尺”。

他们找到的这个更长的“量天尺”就是超新星。超新星是爆炸的恒星，其中的一种名为Ia型超新星非常亮，是超致密老年恒星——白矮星爆炸的产物。一旦爆炸，它发出的光相当强烈，亮度不亚于整个星系，这使得人们容易在很远的地方观测到它们。除了亮，Ia型超新星的亮度还非常一致，这是因为白矮星的质量有一个上限，爆炸时大多接近这个上限，所以爆炸发出的光度也就基本一样了。光度一样意味着，观测一颗Ia型超新星的亮度可以推测它和地球的距离，亮度高，表明距离近；亮度低，表明距离远，这正是“量天尺”应该具备的重要特性。但要研究宇宙的膨胀，仅仅看亮度还不行，人们还必须观测Ia型超新星的光谱，测出其中的红移量。……