新的觀測數(shù)據(jù)正為天文學(xué)家提供關(guān)鍵信息,以最終解碼暗能量的本質(zhì),并確定宇宙膨脹是會(huì)持續(xù)加速,還是終將停滯。
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近三十年來,科學(xué)界一直在一個(gè)假設(shè)下運(yùn)作:宇宙正以越來越快的速度飛散,注定要走向一個(gè)孤獨(dú)、冰冷的終結(jié)。然而,一項(xiàng)新研究表明,我們可能完全誤讀了宇宙的"速度計(jì)"。
韓國天文學(xué)家對宇宙永恒膨脹的理論提出了挑戰(zhàn),提出宇宙可能注定會(huì)因引力坍縮而終結(jié),即所謂的"大坍縮"。
首爾延世大學(xué)進(jìn)行的研究認(rèn)為,宇宙已不再加速膨脹。事實(shí)上,它可能已經(jīng)在減速。
首席研究員李英旭教授表示:"我們的研究表明,宇宙目前已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)減速膨脹的階段,而且暗能量隨時(shí)間演化的速度遠(yuǎn)比之前認(rèn)為的要快。""如果這些結(jié)果得到證實(shí),這將是自27年前發(fā)現(xiàn)暗能量以來宇宙學(xué)的一次重大范式轉(zhuǎn)變。"
"標(biāo)準(zhǔn)燭光"在閃爍
自1998年以來,天文學(xué)家一直依賴Ia型超新星來測量宇宙距離。由于這些爆炸的恒星被認(rèn)為總是以相同的固有亮度發(fā)光,它們被稱為"標(biāo)準(zhǔn)燭光"。如果一支"蠟燭"看起來暗淡,那是因?yàn)樗嚯x遙遠(yuǎn)。如果它看起來過于暗淡,則意味著宇宙正在一種被稱為暗能量的神秘力量推動(dòng)下,以超出預(yù)期的速度膨脹。
然而,李教授和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了"燭光"中的一個(gè)"故障"。在檢查了300個(gè)宿主星系后,研究人員發(fā)現(xiàn)超新星的光度實(shí)際上與其"前身恒星"的年齡有關(guān)。具體而言,他們發(fā)現(xiàn)較老的恒星族群會(huì)產(chǎn)生更明亮的爆炸,而較年輕的則系統(tǒng)性地顯得更暗。
這意味著天文學(xué)家先前歸因于宇宙快速膨脹的暗淡現(xiàn)象,實(shí)際上可能源于恒星年齡的差異——這證明用于測量宇宙的"標(biāo)準(zhǔn)燭光"會(huì)隨時(shí)間變化。研究人員表示:"基于多達(dá)300個(gè)星系的宿主星系樣本,這項(xiàng)新研究以極高的顯著性(99.999%的置信度)證實(shí)了這一效應(yīng)。這表明,遙遠(yuǎn)超新星的變暗不僅源于宇宙學(xué)效應(yīng),也源于恒星天體物理效應(yīng)。"
減速階段
宇宙學(xué)的"標(biāo)準(zhǔn)模型"認(rèn)為暗能量是一種恒定的、不變的力量。而這項(xiàng)新數(shù)據(jù)則暗示情況并非如此。一旦研究人員考慮了這個(gè)"年齡偏差",恒定暗能量的傳統(tǒng)模型便站不住腳了。修正后的數(shù)據(jù)反而指向一個(gè)暗能量并非穩(wěn)定壓力,而是隨時(shí)間減弱、逐漸消散的宇宙。
這種新視角與宇宙微波背景輻射(大爆炸的余暉)和重子聲學(xué)振蕩(凍結(jié)在空間中的古老聲波)的測量結(jié)果完美契合。通過結(jié)合這些不同的宇宙學(xué)圖譜,該研究有效地排除了長期存在的"宇宙學(xué)常數(shù)"理論,轉(zhuǎn)而暗示宇宙的"引擎"正在失去動(dòng)力。
李教授指出:"我們應(yīng)用了年齡偏差校正的分析表明,宇宙當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入了減速膨脹階段。值得注意的是,這與僅基于重子聲學(xué)振蕩或結(jié)合了重子聲學(xué)振蕩與宇宙微波背景輻射的獨(dú)立分析得出的預(yù)測一致,盡管這一事實(shí)至今很少受到關(guān)注。"
為了證實(shí)他們的觀點(diǎn),延世大學(xué)團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行一項(xiàng)"無演化測試",僅關(guān)注來自同年齡星系的超新星。
最終裁決可能取決于智利的薇拉·C·魯賓天文臺(tái)。憑借世界上最強(qiáng)大的數(shù)碼相機(jī),預(yù)計(jì)該天文臺(tái)將在未來五年內(nèi)發(fā)現(xiàn)20,000個(gè)新的超新星宿主星系。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。
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