为什么宇宙会自我分裂?一项新的研究表明暗能量可能比我们想象的更复杂
时间:2025-10-27 19:17:17 来源:创意视界网 作者:新潮视野 阅读:488次

Ia型超新星的残骸——一种用于测量宇宙距离的爆炸恒星。信用:uux.cn/美国国家航空航天局/ CXC /德克萨斯大学,分裂复杂抄送
(神秘的项新想象地球uux.cn)据对话(布拉德·E·塔克):宇宙是由什么组成的?这个问题已经困扰了天文学家数百年。
在过去的研的更四分之一世纪里,科学家们认为组成你、究表我、明暗地球和几乎所有我们能看到的比们东西的原子和分子等“正常”物质只占宇宙的5%。另外25%是宇宙“暗物质”,一种我们看不见的分裂复杂未知物质,但我们可以通过它如何通过重力影响正常物质来检测它。项新想象
宇宙剩余的研的更70%是由“暗能量”构成的。发现于1998年,究表这是明暗一种未知形式的能量,被认为使宇宙以越来越快的比们速度膨胀。
在即将发表在《天文学杂志》上的宇宙一项新研究中,我们比以往任何时候都更详细地测量了暗能量的特性。我们的结果表明,它可能是由爱因斯坦首次提出的一种假设的真空能量——或者它可能是随着时间的推移而变化的更奇怪、更复杂的东西。
什么是暗能量?
当爱因斯坦在一个多世纪前发展广义相对论时,他意识到他的方程表明宇宙应该要么膨胀要么收缩。这在他看来是错误的,所以他增加了一个“宇宙常数”——一种真空中固有的能量——来平衡重力,保持宇宙静止。
后来,当亨丽爱塔·斯万·勒维特和埃德温·哈勃的工作表明宇宙确实在膨胀时,爱因斯坦抛弃了宇宙常数,称之为他“最大的错误”。
然而,在1998年,两个研究小组发现宇宙的膨胀实际上在加速。这意味着与爱因斯坦的宇宙常数非常相似的东西可能存在——我们现在称之为暗能量。
自从那些最初的测量以来,我们一直在使用超新星和其他探测器来测量暗能量的性质。到目前为止,这些结果表明宇宙中暗能量的密度似乎是恒定的。
这意味着暗能量的强度保持不变,即使宇宙在增长——它似乎不会随着宇宙变大而分散得更薄。我们用一个名为w .爱因斯坦的宇宙常数来测量这个值,这个常数实际上设定w为-1,早期的观察表明这是正确的。
作为宇宙测量棒的爆炸恒星
我们如何测量宇宙中有什么,它增长得有多快?我们没有巨大的卷尺或巨大的天平,所以我们使用“标准蜡烛”:空间中亮度已知的物体。
想象一下,现在是晚上,你站在一条长路上,只有几根灯杆。这些极点都有相同的灯泡,但是更远的极点比附近的更暗。
这是因为光线随距离成比例衰减。如果我们知道灯泡的功率,并能测量出灯泡看起来有多亮,我们就能计算出到灯杆的距离。
对于天文学家来说,一个普通的宇宙灯泡是一种叫做Ia型超新星的爆炸恒星。这些是白矮星,它们经常从邻近的恒星吸取物质,并增长到太阳质量的1.44倍,在这一点上它们会爆炸。通过测量爆炸消失的速度,我们可以确定它有多亮,从而确定它离我们有多远。
暗能量调查
暗能量调查是迄今为止测量暗能量的最大努力。跨越多个大洲的400多名科学家一起工作了近十年,反复观察南部天空的部分区域。
反复观察让我们寻找变化,比如新的爆炸恒星。你观察得越频繁,你就能更好地测量这些变化,你搜索的区域越大,你就能找到越多的超新星。
表明暗能量存在的第一批结果只使用了几十颗超新星。暗能量调查的最新结果使用了大约1500颗爆炸恒星,给出了更高的精确度。
使用安装在智利Cerro-Tololo美洲天文台4米Blanco望远镜上的特制相机,调查发现了数以千计不同类型的超新星。为了找出哪一个是Ia型(我们需要用来测量距离的那种),我们使用了新南威尔士Siding Spring天文台的4米英澳望远镜。
盎格鲁-澳大利亚望远镜测量了超新星发出的光的颜色。这让我们看到爆炸中各个元素的“指纹”。
Ia型超新星有一些独特的特征,比如不含氢和硅。有了足够多的超新星,机器学习让我们能够有效地分类成千上万的超新星。
比宇宙常数更复杂
最后,经过十多年的工作和对大约1500颗Ia型超新星的研究,暗能量调查产生了一个新的w的最佳测量值。我们发现w =-0.80±0.18,所以它在-0.62和-0.98之间。
这是一个非常有趣的结果。它接近于-1,但不完全在那里。要成为宇宙常数,或者真空的能量,它必须正好是-1。
这给我们留下了什么?认为可能需要一个更复杂的暗能量模型,也许在这个模型中,这种神秘的能量在宇宙的生命中已经发生了变化。
(责任编辑:学术前线)
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