1924年,我们当代的宇宙图象才被奠定。那一年,美国天文学家埃德温・哈勃证了然,我们的星系不是唯一的星系。究竟上,还存在其他很多星系,在它们之间是庞大的空虚的太空。为了证明这些,他必须肯定这些星系的间隔。这些星系是如此之悠远,不像邻近的恒星那样,它们确切显得是牢固不动的。以是哈勃被迫用直接的手腕去测量这些间隔。因为恒星的视亮度取决于两个身分:它辐射出来多少光(它的光度)以及它离我们多远。对于近处的恒星,我们能够测量其视亮度和间隔,如许我们能够算出它的光度。相反,如果我们晓得其他星系中恒星的光度,我们可用测量它们的视亮度来算出它们的间隔。哈勃重视到,当某些范例的恒星近到足以被我们测量时,它们有不异的光度;以是他提出,如果我们在其他星系找出如许的恒星,我们能够假定它们有一样的光度――如许便可计算出阿谁星系的间隔。如果我们能对同一星系中的很多恒星如许做,并且计算成果老是给出不异的间隔,则我们就会相本地信赖本身的估计。
现在初看起来,关于宇宙在任何方向看起来都一样的统统证据仿佛表示,我们在宇宙中的位置有点特别。特别是,如果我们看到统统其他的星系都阔别我们而去,那仿佛我们必须在宇宙的中间。但是,还存在别的的解释:从任何其他星系上看宇宙,在任何方向上也都一样。正如我们已经看到的,这是弗里德曼的第二个假定。我们没有任何科学的证据去信赖或辩驳这个假定。我们之以是信赖它只是基于谦善:因为如果宇宙只在环绕我们的统统方向显得不异,而在环绕宇宙的其他点却并非如此,则是非常令人诧异的!在弗里德曼模型中,统统的星系都相互直接分开。这类景象很像一个画上好多斑点的气球被逐步吹胀。
这意味着能够从恒星的光谱得知它的温度。)别的,我们发明,某些非常特定的色彩在恒星光谱里丧失,这些落空的色彩可依分歧的恒星而异。因为我们晓得,每一化学元素接收非常奇特的色彩族系,将它们和恒星光谱中落空的色彩比拟较,我们便能够精确地肯定恒星大气中存在哪种元素。
在20年代,当天文学家开端察看其他星系中的恒星光谱时,他们发明了某些最奇特的征象:它们和我们的银河系一样具有接收的特性线族,只是统统这些线族都向光谱的红端挪动了一样的相对量。为了了解其含义,我们必须起首了解多普勒效应。正如我们已经看到的,可见光由电磁场的起伏或颠簸构成。光的波长(或者相邻波峰之间的间隔)极其藐小,约为0.0000004至0.0000008米。光的分歧波长恰是人眼当作分歧色彩的东西,最长的波长呈现在光谱的红端,而最短的波长在光谱的蓝端。现在想像在分开我们牢固的间隔处有一个光源――比方一颗恒星――以牢固的波长收回光波。明显,我们领遭到的波长和发射时的波长一样(星系的引力场没有强到足以对它产生较着的效应)。现在假定这恒星光源开端向我们活动。当光源收回第二个波峰时,它分开我们较近一些,如许两个波峰之间的间隔比恒星静止时较小。这意味着,我们领遭到的波的波长比恒星静止时较短。呼应地,如果光源分开我们活动,我们领受的波的波长将较长。这意味着,当恒星分开我们而去时,它们的光谱向红端挪动(红移),而当恒星趋近我们而来时,光谱则被蓝移。这个称作多普勒效应的频次和速率的干系是我们平常熟谙的。比方听一辆小汽车在路上驶过:当它趋近时,它的发动机的调子变高(对应于声波的短波长和高频次);当它颠末我们身边而分开时,它的调子变低。光波或射电波的行动与之近似。