為什麼一些天文學家認為暗能量甚至可能不存在呢

時間 2022-03-02 01:40:09

1樓:萬能小知道

著名科學家愛因斯坦提出廣義相對論後,他對由宇宙組成部分形成的宇宙動力學的認知仍處於理想化模式,即靜態宇宙,當時,宇宙的演化過程是開放的、動態的還是靜態的,仍處於非常激烈的爭論之中。由於愛因斯坦是靜態宇宙的支持者,在他的重力方程中,新增了乙個常數來校正重力引起的吸收和收縮的影響。

這個常數被稱為宇宙常數,因為暗能量是科學家根據宇宙膨脹現象推測可能存在的一種特殊的宇宙結構,它所產生的物質之間的排斥力大於物質之間的萬有引力和黑暗物質提供的凝聚力,然後將宇宙逐漸相互推開,根據科學家的可靠計算,我們生活的宇宙他其實主要是由三部分組成,其中普通物質是我們可以通過儀器裝置感知的世界,僅佔4.9%左右而已。

暗物質是由引力透鏡探測到的一種特殊物質,而且他還比電子小,還不帶電荷,其次更不參與電磁作用但會引起重力作用,並且儀器裝置無法直接觀察到,其比例達到26.8%,而剩下的比例達到68.3%的是暗能量,可以說,如果根據現有科學技術的研究成果,暗能量是決定宇宙形成,發展和演化總體趨勢的重要物質。

天文學家提出暗能量作為可能的解釋,宇宙中不僅充滿了形成恆星,行星等的普通物質,而且可能有一種神秘而獨特的暗能量,其中充滿了宇宙的大部分,這也就可以解釋加速膨脹是如何在重力的作用下發生的,基本上沒有暗能量,但是有宇宙邊界的表現,你可以和地球做乙個模擬,因為地球和宇宙的區別在於,我們的是三維空間。

關於為什麼一些天文學家認為暗能量甚至可能不存在呢的問題,今天就解釋到這裡。

2樓:星球上的科學

在現代宇宙學中認為,我們所處的宇宙是由暗能量、暗物質以及普通物質組成,其中暗能量所佔比例為68.3%,暗物質為26.8%,而普通物質卻只有4.

9%,但暗能量到底是什麼天文學家也不知道,也就是說組成我們宇宙的70%我們都不知道是什麼。

暗物質和暗能量是當今宇宙學的兩個重大研究課題,可以說如果對其有了實質性的突破研究成果,這用諾貝爾獎也是無法體現出其研究成果的偉大。

暗物質。暗物質也是一種物質,真實的存在於當今的宇宙中,並且還佔了宇宙物質比例的85%左右,而我們能夠看到的普通物質也只是佔了15%。

眾所周知,由於萬有引力的存在宇宙中的天體之間才能夠互相繞轉,如果乙個天體繞轉的速度開始變快了,要想拉住它不讓它脫離軌道,那麼中心天體就必須需要提供更大的引力,因此科學家們提出疑問,明明在一些大星系的周圍,天體運動的速度要比理論值更高,為什麼這些天體沒有飛出去,到底是什麼在牽引著它們呢?

很快科學家們開始對銀河系和其它漩渦星系外圍的恆星運動速度進行測量,再次證明了之前的猜測,星系內的根據發光物質估算的物質質量根本不足以維持星系外圍恆星的運動速度,外圍恆星以這樣的速度運動理論上早就脫離星系分崩離析了,因此科學家們便把這種我們觀測不到和不參與到電磁相互作用上的物質稱為暗物質。

總的來說暗物質其實就是星系的粘合劑,如果它們突然不存在了,那麼許多大型的星系就會分崩離析。

暗能量。按照目前的理論,宇宙是來自於奇點大**,之後宇宙的空間距離便開始膨脹。

但是大家應該知道的是宇宙中存在的物質和暗物質都是提供引力,因此科學家們便猜測在宇宙大**後,由於引力的存在宇宙空間的膨脹速度應該是逐漸減慢的,但是科學家們觀測之後發現宇宙非但沒有減速膨脹,相反的是宇宙正在加速膨脹,這就證明了在宇宙中一定還存在某種東西來提供斥力,讓宇宙加速膨脹。

因此科學家就把這個東西叫做暗能量,而它的存在就是為了推動了宇宙脫離引力的束縛加速膨脹。暗能量的存在在宇宙加速膨脹中所起的重要作用,是當代天文物理界認知宇宙的主流理論。

暗物質和暗能量的關係首先暗物質和暗能量的共同點是顯而易見的,它們都與我們可見的物質幾乎沒有相互作用,也正是由於這個原因,導致我們根本無法觀測出它們,它們不僅不與光子作用也不發生電磁作用,因此我們人類對於對於觀測它們根本無法下手。

另一方面暗物質和暗能量的不同點也是非常明顯的,之前我們已經說了暗物質提供的是物質之間的引力,而暗能量提供的則是斥力,如果說暗能量主宰著宇宙的命運,那麼暗物質則在抗衡暗能量的過程中起到了比可見物質更重要的作用,這是因為暗物質的質量比物質更大。

而近期乙份發表在《天文物理期刊》(the astrophysical journal)上的研究稱,已經找到新的證據,表明之前科學家用以證明暗能量存在的假設是錯誤的,也就是說暗能量可能是不存在的。

暗能量的發現在2023年愛因斯坦發表了廣義相對論,愛因斯坦用其中的場方程來描述宇宙,但是這個方程卻預示著宇宙正在膨脹,此前科學家們都認為宇宙是靜態不變和無限的,這明顯和當時的主流科學觀點相矛盾,因此愛因斯坦就給方程加了乙個「宇宙學常數」,並且用符號λ表示,這個宇宙學常數的存在可以使得方程所描述的宇宙處於靜態,也就滿足了愛因斯坦「永恆宇宙」的觀念。

但是愛因斯坦的行為遭到了一些學者的反對,其中最具代表性的就是勒梅特,他指出愛因斯坦這個宇宙學常數不應該是乙個定值,並且還說宇宙本身就應該是膨脹的,宇宙開始於乙個熾熱的奇點,我們可以利用宇宙學常數λ來描述膨脹速率,但是勒梅特也僅僅是從理論的基礎上推導出來的,利用的也還是愛因斯坦的廣義相對論場方程,科學理論的對錯是需要講究證據的。

當然,很多人覺得這個宇宙學常數λ根本沒有存在的必要,直到天文學家哈勃的出現,他一直在觀測銀河系系外星系,並且很多星系都有紅移的現象,紅移指的其實就是我們觀測到的這些星系的電磁波訊號的波形被拉長了,在光譜上顯示的就是往紅段移動,這意味著這個星系在遠離我們,並且哈勃還發現距離我們越遠的星系,紅移量也變得越大,於是科學家們確定了宇宙了加速膨脹。

後來科學家弗里德曼,伽莫夫和諾獎得主吉姆·皮布林斯都開始加入到完善這個理論的隊伍當中,而這個理論也被逐漸完善成了如今我們熟悉的宇宙大**理論。

這時候大家可能會疑惑,這和暗能量有什麼關係呢?之前我們就已經說到了勒梅特用宇宙學常數λ描述宇宙膨脹的速率,但是科學家們其實一直不明白宇宙到底是如何膨脹的,當時最主流的看法是宇宙早期經歷了一次劇烈的膨脹,後來逐漸開始減速膨脹,但是科學家們在計算宇宙質量的時候發現宇宙質量竟然是乙個負數,但是並沒有計算錯誤,因此他們開始尋找原因。

終於在2023年兩個科學家獨自觀測了ia型超新星後,發表了宇宙加速膨脹的結論,這一發現預示著宇宙中存在著一種和引力相反的作用力,也就是斥力,這種作用可以迫使宇宙加速膨脹,並且我們把提供這個力的物質叫做暗能量。

科學家們還發現隨著宇宙空間的增大,暗能量提供的斥力就會越來越大,在距今45億年前,宇宙中的暗能量所提供的斥力大於了暗物質和已知物質提供的引力,於是,宇宙開始加速膨脹,後來持續了幾十億年的減速膨脹,直到空間達到現在宇宙空間的75%,就又開始加速膨脹。

科學家一般都是採用ia型超新星(sn ia)來計算宇宙中各個星系與地球的距離,科學家們還認為la超新星的光及其變化情況與距離有著嚴格的對應關係,因此,它們被用來測定距離的「標準燭光」,可以說la超新星是科學家研究宇宙天體執行規律的重要工具。

暗能量存在的證據是什麼?由於宇宙在膨脹,星系也都在遠離地球,就像光波都卜勒現象一樣出現紅移。ia型超新星的視亮度對應距離,而紅移則代表了遠離我們的速度,那麼要想證明暗能量真實存在就有乙個非常關鍵的假設——la型超新星的亮度都是一樣的,其視亮度只與距離有關係。

但就在2023年的1月,南韓延世大學的李永旭(young-wook lee)教授帶領的研究團隊公布了一項研究成果,在新的研究中新的證據指明,暗能量的關鍵假設是錯誤的。

該研究團隊利用了高精度的天文望遠鏡對60個星系中的超新星的進行了觀測與分析得出了乙個重要的結論:這些超新星的絕對亮度居然與恆星群的年齡有關,兩者之間存在顯著的相關性,其中年輕的超新星亮度比較低,並且該結論的置信度達到99.5%。

簡單的說就是,所有根據研究ia型超新星而得出的有關暗能量的結論都是錯誤的。而且根據這個結論,研究團隊的人員還指出,如果把超新星本身的亮度演化考慮進去之後,就沒有暗能量導致紅移的空間了,因此暗能量存在受到了質疑。

總結雖然最初對於暗物質和暗能量的推論與la超新星有關,但科學本身是不容易馬虎的,於是在剛證明暗能量存在的時候還有一些科學家用其他的觀測結果和資料來證明暗物質的猜想,比如宇宙微波背景輻射也可以間接證明暗能量的存在,所以現在的我們才會相信暗能量的存在。

因此,即使ia型超新星的論據被推翻,還會有其他證據證明暗能量存在的。而關於la超新星這個結論,還是需要經過很多研究的檢驗,這項研究並未止步於此,而最後這些研究討論將通過檢驗,或許會改寫我們對於宇宙的認識,但不管怎樣事實總會被證明的。

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