暗能量強度不斷提升的後果是什麼？最終將「撕裂」星系

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宇宙膨脹速度不斷加快。每過一天，星系之間的距離就會加大一分。是什麼導致了宇宙的膨脹，答案就是神秘莫測的暗能量。根據最近進行的一項研究，自宇宙138億年前誕生以來，暗能量的強度便不斷提升，所產生的排斥力將具有壓倒性，不僅加速星系分離，同時還會撕裂星系。隨著星系的土崩瓦解，恆星系統、行星和分子也難逃厄運。

暗能量導致宇宙加速膨脹

我們生活在一個膨脹速度不斷加快的宇宙。加速膨脹的背後是神秘莫測的暗能量。20年前，科學家在觀測遙遠超新星爆炸時首次證實了暗能量的存在。在此之後，科學家又發現了一系列獨立證據，證明宇宙的膨脹速度不斷加快。

暗能量究竟是什麼？這個問題仁者見仁，智者見智。有的科學家認為暗能量可能是一種錯覺，在大尺度下，我們對引力的理解可能是錯誤的。還有的人認為暗能量可能是一種神秘的場，刺透所有時空，導致星系間的距離不斷加大。

大爆炸後宇宙迅速膨脹

迄今為止最簡單的解釋是：暗能量是廣義相對論方程式中的一個簡單自然常數。廣義相對論是我們了解宇宙的一個基本框架。這個常數沒有解釋，也沒有原因。與其它自然常數一樣，它不過是根本現實的一部分。這種解釋雖然不令人滿意，但卻解釋了迄今為止的所有可用數據。根據這一理論，暗能量的強度在宇宙的時間尺度內始終保持恆定，無論是在時間還是空間上都不會發生改變。真的是這樣嗎？

遙遠類星體的光線能夠幫助科學家測繪宇宙的膨脹史並揭示暗能量的本質

研究暗能量本質的一個最大挑戰是，我們沒有描繪出宇宙膨脹史的完整圖畫，當前的洞察僅限於「宇宙書擋」。科學家藉助Ia型超新星研究近期的宇宙膨脹；通過研究宇宙微波背景，科學家能夠精確了解早期宇宙（只有38萬歲）的狀態。

不過，科學家尚無法描繪「書擋」之間的宇宙圖畫。最近，科學家研究遙遠類星體的光線，希望藉此改變這種現狀。這些類星體是異常明亮的天體，由物質擠壓進入巨型黑洞內部過程中的引力壓縮提供能量。類星體是迄今為止發現的宇宙內最為強大的發動機，因此成為深入窺探「書擋」間宇宙歷史的理想對象。

遙遠類星體ULAS J1120+0641的藝術概念圖，由一個質量相當於太陽20億倍的黑洞提供能量

不過，科學家很難測算出一顆給定類星體的距離。如果一顆類星體的亮度超過另一顆，究竟是因為它距離我們更近還是因為本身亮度更高？找不到這個問題的答案，你就很難確定一顆類星體的距離。換句話說，你永遠無法測定這顆類星體放射光線以來的宇宙膨脹。

為了解決這個問題，研究人員對類星體放射的兩種不同光線進行了比較。第一種光線是墜落物質放射的紫外線，第二種是更強烈的X射線，來自於周圍氣體且強度不斷提高的紫外輻射。通過比較這兩個輻射源，研究人員得以揭示每個類星體的真正亮度，進而確定它們的距離。

當白矮星吸食伴星物質，超出錢德拉塞卡極限並發生爆炸時，便會出現Ia型超新星

初步研究結果顯示暗能量過去的強度較弱。也就是說，暗能量並非恆定不變，而是不斷變化，強度隨時間推移不斷提升。如果這個結論成立，說明暗能量的複雜性超出此前預計，對暗能量的最簡單解釋就不得不扔出窗外。這對物理學研究是件好事。不斷變換的暗能量能夠為我們提供一系列線索，幫助我們探索新的物理學領域。

宇宙微波背景

不過，這一研究結果也描繪了一幅更陰暗的宇宙未來景象。如果暗能量保持恆定，星系之間以溫和的速度不斷遠離，恆星仍可以閃耀數萬億年之久。如果暗能量的強度隨時間推移不斷提升，所產生的排斥力將具有壓倒性，不僅加速星系分離，同時還會撕裂星系。隨著星系的土崩瓦解，恆星系統、行星和分子也難逃厄運。多久之後才會出現這種「大撕裂」慘劇？這取決於暗能量強度的提升速度，但至少也需要數十億年。在宇宙的時間尺度，幾十億年並不算長。

來源：漫步宇宙

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