宇宙不僅在擴張——它還在加速 在大爆炸後的138億年,天文學家預期重力會慢慢減緩宇宙的擴張。然而,當他們深入觀察太空時,卻發現了相反的情況:宇宙正在加速。 驅動這種加速的東西佔據了約70%的宇宙。 我們稱之為暗能量。 我們可以測量它。我們可以看到它的影響。那么,它到底是什麼呢?
我們是如何弄清楚這一點的 造父變星:距離的技巧 亨麗葉塔·萊維特發現某些恆星(造父變星)會以規律的週期變亮和變暗——而這個週期告訴你它們的真實亮度→讓我們能夠測量遙遠星系的距離。 紅移:星系在移動 維斯托·斯利佛利用星系的光譜顯示許多星系的光被拉伸到更長、更紅的波長。 越紅→移動得越快。 哈勃與擴張宇宙 埃德溫·哈勃和米爾頓·哈馬森將造父距離與紅移結合,發現了一個模式: >星系越遠,退行得越快。 這就是哈勃-勒梅特法則:明確的證據表明宇宙正在擴張。
震驚:擴張正在加速 在1990年代,兩組團隊研究了Ia型超新星,這些恆星爆炸在亮度上如此一致,以至於它們像是“標準蠟燭”。 通過比較它們應有的亮度與實際亮度,可以獲得距離。 通過測量紅移,可以得知它們遠離我們的速度。 驚訝的是: • 超新星比預期的要暗且距離更遠。 • 這只有在宇宙的擴張在數十億年中加速而不是減速的情況下才有意義。 這種宇宙加速是我們現在歸因於暗能量的原因。
我們稱這個謎團為「暗能量」 我們給這個未知的原因一個佔位符名稱:暗能量。 它的行為就像宇宙中的一個排斥成分,將空間本身推開。 根據我們最好的測量,宇宙大致上是: • 5% 正常物質(恆星、行星、我們) • 27% 暗物質 • 68–70% 暗能量——加速的驅動力。
暗能量可能是什麼? 宇宙學家正在測試幾個主要的想法: • 真空能量(宇宙常數):空間具有微小的內建能量,將其推開。 • 精華:一種新的、動態的能量場遍佈整個宇宙。 • 時空的皺褶:早期宇宙中的缺陷,如宇宙弦。 • 修改重力:也許愛因斯坦的方程在最大尺度上需要調整。
我們現在的狀況 在我們最好的模型中,暗能量就像一種負壓,推動星系彼此遠離,並使宇宙朝向寒冷、拉伸的「大冷凍」邊緣。 • 我們在超新星、星系和宇宙微波背景中看到了它的影響 • 我們可以測量它在宇宙中的份額(約70%) • 我們仍然不知道它是什麼 暗能量只是我們對這個謎團的標籤——那個靜靜決定宇宙結局的未知事物。
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