隱秘的暗能量,膨脹的宇宙,宇宙的命運將導向何方?

當你把一個球扔向空中,你會想重力最後會減慢球的速度而使得球掉下來。但如果你把球扔向空中後,它非但不掉下來,反而加速飛走呢?這總的來說就是我們的宇宙正在發生的:萬物相互之間加速遠離。“加速現象”在1998年被發現,科學家認為暗能量是其原因。

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圖解:今期與早期的宇宙質能分佈餅圖

暗能量是一種排斥力,構成宇宙總體的大部分,約72%,我們還不清楚它究竟為何物,但現今,天文學家們首次清楚地看到暗能量的作用。透過錢德拉X射線天文臺科學家們已經監測出暗能量是如何扼殺星系團的成長了。彙總先前研究的最新資料,科學家們已經得到暗能量的真面目的最佳線索,確認了它的存在。另一個好訊息便是:我們膨脹中的宇宙並不會將自己撕裂。

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圖解:ΛCDM模型,加速擴張的宇宙。

先前的暗能量研究方法是測量la超新星,新X射線結果提供了一種關鍵獨立的暗能量監測方法,這也是科學家一直在尋找的,這種方法取決於引力與宇宙結構擴張中的加速膨脹相抗爭的方式。

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圖解:自從大爆炸以來,宇宙持續不停地膨脹,現更加速膨脹。從大爆炸形成的宇宙演化圖解(左)。在這幅圖中宇宙以二維呈現,第三維度是時間,向右是時間流動的方向。

“這個結果可以被描述為‘被阻止的宇宙發展’”,劍橋史密森天文臺的亞歷克賽·維克林、彌撒說道,“那些使得宇宙加速膨脹的物質也使得宇宙的發展變得緩慢。”

維克林和他的同事使用錢德拉X射線天文臺觀察大量星系團的炙熱氣體,星系團可是宇宙最大的爆炸天體,其中一些星系團距離相對較近,其他的相距超過半個宇宙。

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圖解:錢德拉X射線望遠鏡想象圖

結果顯示星系團隨著時間質量的增長與暗能量支配的宇宙呈線性關係,因為暗能量的作用,當空間延展時,像星系團這樣的天體很難成長。維克林和他的團隊在他們的資料中清楚地看到這種效應。如廣義相對論揭示的,大尺度上,這些結果與星系團的測量距離高度一致。

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早前,人們並不清楚暗能量是否是一種空間常數,它的強度不隨距離或時間而變化,也不清楚是否它是空間自身的作用,當空間膨脹時暗能量隨之膨脹而更強大。換而言之,人們不知道愛因斯坦的廣義相對論和宇宙常數是否正確,或者是否這個理論一定是大尺度上的模型。

但錢德拉研究增強了暗能量是宇宙常數的說服力,它的強度並不隨著時間增大,不然會使得宇宙最終自我撕裂。

“將資料放在一起給予我們目前最強有力的證據:暗能量就是宇宙常數,換句話說‘它看不見摸不著,但價值不小’”,維克林說道,“我們還需要更多的觀測,但目前愛因斯坦的理論一直都是那麼正確”。

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這些結果可以影響對宇宙最終命運的預測,如果暗能量可以由宇宙常數解釋,宇宙的膨脹也會持續加速,從銀河系和相鄰星系的引力邊界望去,一切都會消失。這不會來的很快,但維克林說“宇宙的年齡翻倍時,你就可以看到很強的效應了,一個天文學家會說這個可能是建立宇宙研究的好時機,因為未來可能沒有什麼可以觀測的了。”

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。 universetoday-

Charmy

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