宇宙大發現 「暗能量」是宇宙膨脹證據

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【大紀元2014年03月24日訊】(大紀元記者李熙綜合報導)美國哈佛─史密森尼天文物理學中心的研究團隊,最近找到了宇宙膨脹(inflation,或稱暴脹)的直接證據「初始重力波」或稱為「暗能量」,這是二十五年來宇宙探索最重大發現,重要性足以摘下諾貝爾獎。

愛因斯坦廣義相對論被證實

3月17日哈佛大學史密森尼天體物理學中心宣佈,在宇宙微波背景輻射中觀測到B模式偏振,證實重力波的存在。重力波是宇宙膨脹時以光速往外擴散、扭曲時空的微弱波動,被視為宇宙大爆炸的「回音」。美國物理學家卡米翁可斯基(未參與研究)也認為這是宇宙暴脹的確切證據。物理學家愛因斯坦早在1916年發表的廣義相對論中就提出了重力波的存在,直到現在才被直接證實。

而這次美國團隊之所以能有重大突破,關鍵就在研究中所使用的偵測器,是來自台灣的科學家郭兆林獨家設計。該研究團隊利用位於南極的第二代宇宙星系外偏振背景成像望遠鏡(BICEP2),觀測宇宙大爆炸「餘暉」、瀰漫整個宇宙的宇宙微波背景輻射,經過三年觀測分析,從中找到重力波留下的獨特波紋:B模型偏振,證實重力波的存在。

科學家稱,宇宙加速膨脹需要一種反引力能量的推動,這種能量也稱為「暗能量」。暗能量均勻地分佈在宇宙中,除了提供反引力,和物質沒有任何作用。最新的觀測表明,宇宙中暗能量占宇宙總能量的73%,暗物質占23%,常規物質只佔4%。

科學家推測暗能量占宇宙總能量的73%,暗物質占23%,常規物質只占4%。(NASA) 
科學家推測暗能量占宇宙總能量的73%,暗物質占23%,常規物質只占4%。(NASA) 

雖然,目前關於暗能量的理論有不同的說法,不過科學家們相信,暗能量或許左右著宇宙的未來。如果宇宙按照現在這樣加速膨脹下去,最後暗能量的斥力會撕裂星系、星體,甚至原子和原子核,那麼處於近鄰超級星系團之外的星系最終會遠離我們而去。

宇宙大爆炸理論

1929年,愛德文‧哈勃(Edwin Hubble)發現,從遙遠星球來的光譜普遍向長波方向偏移,即發生「紅移」。星球越遠,紅移越大,而這種現象合理的解釋就是宇宙正在膨脹。那麼過去的宇宙就要比現在的小,而在過去某個時刻可能整個宇宙僅僅是一個點。這個點就是現在科學家們認為的宇宙的開始,或者叫「宇宙大爆炸」。到了1963年,阿諾‧彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特‧威爾森(Robert Wilson)發現了「宇宙大爆炸」留下的微波背景輻射,宇宙大爆炸理論才逐漸被科學界所接受。

大爆炸示意圖。(NASA)
大爆炸示意圖。(NASA)

早期宇宙的微波輻射圖像。(NASA)
早期宇宙的微波輻射圖像。(NASA)

過去,天文學家曾經認為,因為引力的作用,宇宙膨脹的速度都應該是越來越慢。但1998年天文學家驚訝地發現,宇宙膨脹不是越來越慢了,而是越來越快了。而這個證據是來自對一類稱為Ia類超新星爆發的研究。

Ia類超新星是由一個白矮星和一個正常星體組成的雙星系統。當白矮星的質量達到臨界質量時,就會發生熱核爆炸。而這類超新星爆發具有相同的亮度。因此從Ia類超新星爆發的亮度就可以算出超新星爆發的距離和發生的時間。另外,因為宇宙膨脹,從超新星爆發發出的光譜到達地球時發生了紅移。通過測量這種紅移,天文學家可以知道,發生超新星爆發以來宇宙膨脹了多少,並推算出宇宙膨脹的歷史。

新的宇宙起源理論

近年來,關於宇宙產生的大爆炸理論,也開始受到很多科學家的挑戰,2006年BBC等媒體報導,美國和英國的科學家組成的聯合研究組最近提出了新的宇宙起源理論。認為,在我們生活的宇宙產生之前已經有宇宙存在,目前的宇宙也將被未來的新宇宙取代,而現在這個宇宙遠比已知的還要古老。甚至推測,現在也許有個「暗物質」宇宙與我們的現實宇宙同時存在,但是我們卻無法觸及。

(責任編輯:李曉清)

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