宇宙膨胀速度比预测快?科学家找到新型暗能量,或许能解决难题


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宇宙膨胀速度比预测快?科学家找到新型暗能量,或许能解决难题



在上世纪20年代 , 哈勃发现了宇宙红移现象 , 使人们逐渐意识到宇宙正在加速的事实 , 而且目标星系距离地球越远 , 这种膨胀效应就越为突出 , 在此基础上 , 哈勃提出了哈勃定律 , 用于表征距离和膨胀速率之间的比值 , 则被称为哈勃常数 。

后来 , 随着观测技术的发展 , 科学家们发现 , 对于早期宇宙的观测数据 , 与通过理论推导而来的宇宙膨胀速率并不兼容 , 宇宙膨胀的速度要比预测的要快 , 这是长时间以来针对早期宇宙数据的一个难题 , 因为很难通过理论来解释宇宙为什么膨胀的会更快 。

新型暗能量为什么宇宙会加速膨胀?支撑宇宙膨胀的能量从何而来?这两个宇宙“终极”的问题也一直以来困扰着科学家们 。 后来 , 有科学家提出了暗能量的设想 , 认为在现实宇宙中 , 除了由行星、恒星、卫星、星际气体和尘埃等可观测的物质所构成的普通物质以外 , 还存在着暗物质和暗能量 , 暗物质和暗能量都不能直接被人类所观测到 , 其中 , 暗物质提供的是物体间的吸引力和 , 用以支撑庞大星系特别是外围星体不被高速旋转甩出去 , 而暗能量提供的则是广袤空间中的排斥力 , 是推动宇宙膨胀的“幕后推手” 。

位于智利阿塔卡马沙漠深处的宇宙望远镜 , 多年来收集到了大量有关宇宙膨胀的数据 。 近期 , 有两个研究团队独立进行了相关研究 , 用以在这些数据中寻找宇宙早期暗能量的痕迹 。 这种宇宙早期的暗能量 , 被科学家们称为“第二种暗能量”以及“新型暗能量” 。 到目前为止 , 虽然两个独立研究寻找的数据 , 以及所映射的新型暗能量数据都是初步的 , 不能从根本上证实是否真的存在 , 但是 , 如果这些发现被证实 , 那么将有助于解决困扰宇宙加速膨胀的长期难题 。
【宇宙膨胀速度比预测快?科学家找到新型暗能量,或许能解决难题】
宇宙微波背景辐射宇宙微波背景是宇宙大爆炸之后宇宙中的“第一缕光” , 这是科学家们深入探索宇宙、建立和完善宇宙学理论的重要支柱之一 。 由于宇宙微波背景辐射具备的高度各向同性 , 在宇宙的各个不同方向上 , 或者在各个相距非常遥远的星系或者天区之间 , 在遥远的过去都应当存在着某种相互的联系 。

然而 , 宇宙微波背景在全天的各个方向上 , 会存在着一些细微的差距 , 辐射起伏一般在0.2-0.3%之间 , 通过认真描绘这些细微的差异 , 科学家们找到了宇宙标准模型的有力证据 , 从而提出了宇宙发展演化的基本路径和方向 , 而决定演化特征的 , 则是由普通物质、暗能量、暗物质三个初始参数密切相关 。 我们能够感知的普通物质 , 还不到整个宇宙总质量(能量)的5% , 绝大多数都是暗能量的贡献 。

智利阿塔卡马宇宙望远镜和南极望远镜 , 其观测宇宙的主要方向还是用以绘制宇宙的微波背景辐射 。 而目前绘制宇宙微波背景地图最先进的当属欧洲航天局的普朗克卫星 , 在2009-2013年的“活跃期” , 观测到了大量宇宙微波背景数据 。 基于这些数据 , 科学家们从理论上 , 测算出了现有宇宙应该以什么样的速度进行膨胀 。 不过 , 近十年左右的时间 , 科学家们又通过观测超新星爆发等天文现象 , 发现宇宙膨胀的速率 , 要比通过理论测算的结果 , 高出大约5-10% 。

“新型暗能量”的提出为了解释这种差异 , 物理学家想到了可以对宇宙标准模型进行修正的方法 。 比如 , 两年前 , 美国科学家卡米翁科夫斯基提出可以向宇宙标准模型中添加“早期暗能量” 。 在假想的模型中 , 这种“早期暗能量”类似于液体 , 在宇宙大爆炸几十万年后消失 , 不过它能够渗透到宇宙的各个角落 。

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