宇宙正加速膨脹，或許暗能量是幕後推手

上世紀40年代,美國的宇宙學家喬治.伽莫夫(George Gamow)和他的兩位學生(即拉爾夫.阿爾菲和羅伯特.赫爾曼)把相對論引入宇宙學中,提出了「熱大爆炸宇宙模型」,認為宇宙誕生於一個緻密熾熱的奇點,奇點於137億年前發生一次大爆炸,生成了宇宙的空間和時間、以及森羅萬象的物質。1964年,美國的無線電工程師阿諾.彭齊亞斯和羅伯特.威爾遜發現了宇宙微波背景輻射,證實喬治.伽莫夫等人提出的理論,從此以後,「熱大爆炸宇宙模型」成了標準宇宙模型。既然宇宙有一個可以確信的奇點,這讓人們禁不住的好奇,宇宙會不會有一個「終焉」呢?美國的宇宙學家羅伯特.卡德維爾(Robert Caldwell)認為,宇宙三種不同的命運:

第一,宇宙會一直膨脹下去,直至所有的物質解體、變為純粹的能量,這就是「熱寂」(heat death)理論;第二,引力的作用下,宇宙的膨脹停止、且朝著一個彙集點而收縮,最終,宇宙會坍縮為一個奇點,這就是「大擠壓」(Big Crunch)理論;第三,宇宙中的暗能量致使宇宙的膨脹速度越來越快,發生不可逆轉的「大撕裂」(Big Rip),包括太陽系、地球、人類在內的一切事物會支離破碎、歸於虛無。近日,美國約翰.霍普金斯大學的天文學家亞當.里斯(Adam Riess)的研究團隊發現,哈勃太空望遠鏡測定的宇宙膨脹速度,比歐洲普朗克衛星測定的速度快了10%左右,他認為「早期暗能量」可能是幕後推手。

(宇宙)

亞當.里斯等人測算宇宙膨脹的方法,大致與埃德溫.哈勃發現宇宙膨脹的方法一樣,他們使用哈勃太空望遠鏡,觀察了大麥哲倫星雲(簡稱「LMC」)內的70顆「造父變星」——造父變星是一種較為特殊的恆星,它的亮度會隨著時間的變化而變化,天文學家通過一顆造父變星的亮度變化周期,就可以獲知它的真實亮度,進而測定它與地球的距離、以及宇宙的膨脹速度——依據長期積累的觀測數據,他們計算出了宇宙的膨脹速度:哈勃常數的值為74.03公里/秒.百萬秒差距。

此前,歐洲普朗克衛星通過觀測「宇宙微波背景輻射」——宇宙微波背景輻射是宇宙中最為古老的光,乃是宇宙大爆炸所留下的餘輝——預測出宇宙的膨脹速度為67.4公里/秒.百萬秒差距。亞當.里斯認為,這兩個宇宙膨脹速度的差異一直存在,且偶然性的概率從三千分之一降到十萬分之一,科學家們再也不能把這一差異視為偶然現象,可能是現有的「熱大爆炸宇宙模型」中遺漏了什麼。

(宇宙)

目前,亞當.里斯的研究團隊給出了三個假說,用以解釋兩個宇宙膨脹速度的差異:第一,可能是宇宙大爆炸之後,出現了一種「早期暗能量」,這些早期暗能量致使宇宙的膨脹速度超出預期;第二,宇宙中含有一種名為「暗輻射」的亞原子粒子,科學家們一直忽視它們的存在;第三,可能是暗物質與一般物質之間的相互作用,其強烈程度超出了科學家們的假設。

(宇宙)

小考題:你認為宇宙會不會在膨脹和收縮之間無限循環呢?歡迎你留言討論。

(本號專註於科技前沿、歷史拾遺、奇聞異事和人物品鑒，還望你的關注和訂閱，萬分感謝！）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！