宇宙不仅在扩张——它还在加速 在大爆炸后的138亿年,天文学家原本预计引力会慢慢减缓宇宙的扩张。相反,当他们深入观察太空时,发现了相反的情况:宇宙正在加速。 推动这种加速的东西占据了宇宙的约70%。 我们称之为暗能量。 我们可以测量它。我们可以看到它的影响。那么,它到底是什么呢?
我们是如何弄清楚这一点的 造父星:距离的技巧 亨丽埃塔·莱维特发现某些恒星(造父变星)以规律的周期变亮和变暗——而这个周期告诉你它们的真实亮度 → 让我们能够测量遥远星系的距离。 红移:移动中的星系 维斯托·斯利弗利用星系的光谱显示许多星系的光被拉伸到更长、更红的波长。 更红 → 远离得更快。 哈勃与膨胀的宇宙 埃德温·哈勃和米尔顿·哈马森将造父星的距离与红移结合,发现了一个模式: > 星系越远,退行得越快。 这就是哈勃-勒梅特定律:宇宙正在膨胀的明确证据。
震惊:扩张正在加速 在1990年代,两个团队研究了Ia型超新星,这些恒星爆炸在亮度上如此一致,以至于它们像“标准蜡烛”一样。 通过比较它们应该有多亮与它们看起来有多亮,你可以得到距离。 通过测量红移,你可以得到它们远离我们的速度。 惊讶的是: • 超新星比预期的要暗且更远。 • 这只有在宇宙在数十亿年中扩张加速而不是减速的情况下才有意义。 这种宇宙加速是我们现在归因于暗能量的原因。
我们称这个谜为“暗能量” 我们给这个未知的原因一个占位符名称:暗能量。 它表现得像宇宙的排斥成分,推动空间本身分开。 根据我们最好的测量,宇宙大致是: • 5% 普通物质(星星、行星、我们) • 27% 暗物质 • 68–70% 暗能量——加速的驱动因素。
暗能量可能是什么? 宇宙学家正在测试几个主要的想法: • 真空能(宇宙常数):空旷的空间具有微小的内在能量,使其相互推开。 • 精华:一种新的、动态的能量场遍布宇宙。 • 时空的皱褶:早期宇宙中的缺陷,如宇宙弦。 • 修改引力:也许爱因斯坦的方程在最大尺度上需要调整。
我们真正处于何处 在我们最好的模型中,暗能量就像一种负压力,推动着星系远离,并将宇宙推向一个寒冷、拉伸的“宇宙大冻结”。 • 我们在超新星、星系和宇宙微波背景中看到了它的影响 • 我们可以测量它在宇宙中的份额(约70%) • 我们仍然不知道它是什么 暗能量只是我们对这个谜团的标签——那个安静地决定宇宙如何结束的未知。
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