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宇宙时空

暗物质主宰着宇宙最终命运,但人类对它知道很少

2016-12-18 宇宙时空24评

我们的银河系有数百亿颗恒星,还有无数的星云与尘埃,那些东西过去曾是,未来也会再变为恒星。宇宙中海油上百亿个其他星系,所有这些再加上还没统计进去的数以亿兆计的行星,卫星和彗星,它们的综合还只不过是这个宇宙的百分之五,因为有个更大的未解之谜,比暗物质更神秘,那就是暗能量。

暗能量占据着大部分的宇宙并驱动着它的膨胀。天文学家弗里茨-兹威基发现的超新星为人类揭示了一条显示其存在的途径。举个例子,一颗恒星耗尽了它所有的核燃料后,它先是冷却下来,然后再自身引力的作用下突然塌缩,随后在聚变的作用力下恒星会发生巨大的爆炸,最后只遗留下一颗中子星或是一个黑洞。

由于爆发前那颗恒星的质量上下浮动的区间很大,它变成超新星后的峰值亮度也会有很大的不同,因此我们不能从亮度来判断这颗星星离我们有多远,一颗较近的超新星亮度看起来也许就会和在较远的地方爆发的超新星差不多,就算另一颗的爆发强度更大。但还有另外一种超新星,它只有一种爆发强度,它看上去仿佛就是激烈的探戈舞终曲时,一颗红巨星与一颗红矮星翩翩起舞的宏大场景。

当这两颗星的运动轨迹相互接近时,红巨星外层的气体会倾泻而出,流到红矮星上;当红矮星增加的质量超过了它所能承受的极限时,星体就会像一颗巨大的核炸弹一样爆炸,能持续好几周的时间,天空中这颗超新星的亮度会超过它的星系中其他恒星亮度的总和。这种类型的超新星输出的最大能量值是相同的,大约比太阳亮度大50亿倍。通过巨大的天文望远镜,我们可以在非常遥远的星系中看到它们,即使它们位于可观测宇宙的边缘。

因为所有这种类型的超新星具有相同的亮度,因此,它们是用于测量距离的理想工具,适用于宇宙中哪怕是最遥远的星系,我们也称之为“标准烛光”。

1929年,埃德温-哈勃发现宇宙正在膨胀,遥远的星系正在远离彼此。后来我们知道了宇宙的膨胀始于137亿年前,从宇宙大爆炸开始的那一刻起。

人们曾以为宇宙的膨胀速度会慢下来,这是由于宇宙各部分之间的引力互相牵制的结果,如果有足够的暗物质,它的引力最终会将宇宙的膨胀停止下来,宇宙又会缩回到原点,照这样的推理,宇宙中的万物终究会在一次大挤压中全面崩溃。但反过来,如果宇宙中的暗物质再少一些,宇宙的膨胀就会永远持续下去,只是速度会越来越慢。

两支互相竞争的天文学家团队同时在观测着遥远星系中的这些超新星。1998年,这两支独立的研究团队做出了同样的结论,宇宙的膨胀不仅没有减缓,而且还在不停地加速,这意味着宇宙会永远膨胀下去,宇宙中似乎有一股神秘的力量,它的规模庞大得足以压倒一切引力将宇宙分开,宇宙中大部分的能量都被这股看不见的力量束缚着,我们称之为“暗能量”,可这个名字就和“暗物质”一样,我们不知道它是什么,只能强给它起个名字而已。

我们承认不知道所有问题的答案,承认自己的无知总比强行认可那些可能错误的答案好,假装自己什么都懂就是关上了通往真相的大门。


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