可能代替暗能量的泡泡宇宙假說(shuō)或被排除
利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）以迄今最精確參數(shù)重新計(jì)算了宇宙擴(kuò)張率之后，排除了一種可能代替暗能量的泡泡宇宙假說(shuō)。研究結(jié)果將發(fā)表在4月1日出版的《天體物理學(xué)雜志》上。
宇宙正顯出以越來(lái)越大的速率在膨脹。一種暗能量理論認(rèn)為，這是因?yàn)橛钪嬷谐錆M了暗能量，通過(guò)與萬(wàn)有引力相反的方向?qū)π窍低苿?dòng)造成的；而另一種替代暗能量的泡泡宇宙假說(shuō)認(rèn)為，這種景象可能是個(gè)幻覺，如果我們生活在一種跨越80億光年且包含著鄰近星系的巨大泡泡中，且處于離泡泡中心較近位置，就會(huì)看到星系之間的距離在加速拉開。
泡泡爆裂
而現(xiàn)在，天文學(xué)家改進(jìn)了對(duì)宇宙當(dāng)前膨脹速度的測(cè)量，能夠證明泡泡宇宙假說(shuō)是錯(cuò)誤的。該研究由太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究院（STScl）的亞當(dāng)·里斯和馬里蘭州約翰·霍普金斯大學(xué)共同領(lǐng)導(dǎo)，超新星Ho物態(tài)方程小組（SHOES）進(jìn)行的這次測(cè)量，提高了哈勃常數(shù)的精確度，使其在觀察暗能量變化時(shí)更為精確。研究小組將當(dāng)前宇宙的膨脹率數(shù)值的不確定性降低到了3.3%，與上次在2009年時(shí)的測(cè)量相比，誤差減少了30%。
哈勃常數(shù)是河外星系推行速度同距離的比值，可以表示宇宙膨脹率。他們算出的新值為73.8公里/秒·百萬(wàn)秒差距，這意味著一個(gè)星系距離地球每增加百萬(wàn)秒差距（3.26百萬(wàn)光年），它離我們而去的速度每秒就增加73.8公里。
暗能量是現(xiàn)代物理學(xué)關(guān)于宇宙的最神秘問題之一。對(duì)此，愛因斯坦曾構(gòu)想出一種推動(dòng)力，稱為宇宙常數(shù)，以抵消萬(wàn)有引力的作用而保持宇宙穩(wěn)定。到1929年天文學(xué)家愛德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)了宇宙在膨脹后，他也放棄了這種觀點(diǎn)。此后直到1998年，兩個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了暗能量的觀察證據(jù)，里斯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組就是其中之一。
由于暗能量的令人費(fèi)解，許多科學(xué)家開始構(gòu)想其他的解釋，其中就包括宇宙泡泡理論。該理論認(rèn)為，低密度的泡泡會(huì)比圍繞它的質(zhì)量更大的宇宙泡泡擴(kuò)張得更快。對(duì)于泡泡內(nèi)部的觀察者來(lái)說(shuō)，就會(huì)顯出好像是有一種暗能量的力量正在將整個(gè)宇宙推開。泡泡假說(shuō)要求宇宙的擴(kuò)張率比天文學(xué)家所計(jì)算的更慢，大約60公里/秒·秒差距到65公里/秒·秒差距。根據(jù)里斯小組報(bào)告，他們把哈勃常數(shù)值的不確定性降低到3.3%后，已經(jīng)排除了所有關(guān)于更低數(shù)字的質(zhì)疑。
合作研究人員德州農(nóng)工大學(xué)盧卡斯·馬克利解釋說(shuō)：“泡泡理論的最大挑戰(zhàn)是，它要求我們必須生活在離泡泡中心很近的地方。自從我們知道有某種神秘的東西在給宇宙加速以來(lái)，雖然只發(fā)生了約百萬(wàn)分之一的變化，但卻向我們指出更準(zhǔn)確的方向。”
追蹤暗能量
里斯對(duì)暗能量一直追蹤研究了13年。他發(fā)現(xiàn)的遙遠(yuǎn)Ia型超新星比預(yù)期的更加昏暗，這意味著它們比預(yù)期的更加遙遠(yuǎn)，從而發(fā)現(xiàn)了暗能量的存在。他認(rèn)為，造成這一現(xiàn)象的唯一原因是，宇宙的擴(kuò)張?jiān)谶^(guò)去某個(gè)時(shí)候被加速了。
在此發(fā)現(xiàn)之前，天文學(xué)家們普遍認(rèn)為，由于星系間萬(wàn)有引力的吸引作用，宇宙擴(kuò)張正在逐漸慢下來(lái)。但這一結(jié)果暗示著，有某種神秘的力量正在反作用于萬(wàn)有引力，以越來(lái)越快的速度猛推著星系互相遠(yuǎn)離。
里斯認(rèn)為，縮小暗能量范圍的最佳方式是測(cè)出更精確的哈勃常數(shù)值。用儀器測(cè)量宇宙膨脹率可不像用卷尺測(cè)量自家的門廳，在兩端放下尺子就行了。研究小組首先必須確定恒星之間或近或遠(yuǎn)的準(zhǔn)確距離，再用星系退行（由于空間擴(kuò)張所表現(xiàn)出的后退）速度和這些距離相比，然后用這兩個(gè)值算出哈勃常數(shù)。
由于無(wú)法實(shí)際測(cè)量星系距離，必須找到一種“宇宙的尺度”作為相對(duì)參照物，通過(guò)比較它們的真實(shí)亮度和從地球上看來(lái)的相對(duì)亮度而推斷出它們的距離。在可靠的宇宙標(biāo)尺中，里斯小組同時(shí)選擇了造父變星和一種稱為Ia型超新星的爆發(fā)恒星，它們爆發(fā)的亮度都非常相似，足以照亮遙遠(yuǎn)的宇宙。通過(guò)將Ia型超新星顯出的亮度和脈沖星造父變星相比較，天文學(xué)家能準(zhǔn)確地測(cè)出它們的內(nèi)部亮度，由此計(jì)算出Ia型超新星與宇宙中各個(gè)星系的距離。
在過(guò)去80年里，眾多天文學(xué)家一直在測(cè)量哈勃常數(shù)，里斯也是其中的一位。哈勃望遠(yuǎn)鏡在幫助天文學(xué)家精確測(cè)量宇宙及其膨脹方面發(fā)揮著重要作用。它在1990年發(fā)射以前，常數(shù)的估計(jì)值也曾經(jīng)歷過(guò)一些變化，1999年再次將誤差減小到約10%。研究小組認(rèn)為，在哈勃測(cè)量乏力之前，繼續(xù)使用這種方法還能把不確定性再減少一半，使暗能量的性質(zhì)更加凸顯，有助于天文學(xué)家對(duì)宇宙性質(zhì)的估計(jì)更準(zhǔn)確，更多了解宇宙形狀、早期宇宙中的中微子或其他幽靈粒子等。此后就需要能力更強(qiáng)的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)發(fā)揮能力了。
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