2025年11月6日《皇家天文学月刊》发表一项研究:
如今的宇宙似乎已经进入减速膨胀的阶段,而非加速。
宇宙加速膨胀这个发现可是获得诺贝尔奖的发现。
所以这项研究是在挑战诺奖级的发现吗?
今天我们就来看看这项研究到底是怎么一回事。
要了解这项研究,我们先要搞清楚宇宙加速膨胀这个说法是如何来的。
从1929年哈勃发现宇宙膨胀开始,天文学家一直有一个疑问:宇宙的膨胀到底是以怎样的趋势在发展?
它是会一直匀速的膨胀下去?还是会慢慢减速?
当时天文学家的理解是:在引力的作用下宇宙的膨胀应该会慢慢的减速。
是不是这样?
1998年的时候,曾有两个研究团队公布了他们的研究。
超新星宇宙学项目和高红移超新星搜索团队。
虽然这是两个独立的研究团队,但他们都是借助同一类天体来探索宇宙膨胀
一种非常明亮的超新星--Ia型超新星。
Ia型超新星是白矮星的爆炸。
白矮星就是像太阳这样大小的恒星,生命末年散去外壳后所留下的一个致密内核,大小差不多就是地球大小。
这种恒星也被称为简并恒星。
因为这时支撑它们不在自身重力下坍缩的力,不是正常恒星内核热辐射的辐射压力,而是简并力,像电子简并力、中子简并力。
支撑白矮星这时候的力是电子简并力。
但这个力不能一直支撑白矮星太久,在达到一定的极限后它会被打破,在自身1.4倍太阳质量的时候会被打破,这个极限我们称为钱德拉塞卡极限。
超过极限后白矮星会再次坍缩,这就有可能再次启动热核反应,启动后剧烈的能量会让白矮星失控从而发生爆炸,形成所谓的Ia型超新星。
从这个机制我们可以看到,Ia型超新星的爆炸几乎都是在钱德拉塞卡极限的时候发生,如此固定的模式,使得Ia型超新星爆炸时的亮度几乎没有差别,加上爆炸时它的亮度异常明亮,
所以这两个特点,让它成为了天文学家测量遥远空间距离的标注烛光。
在没发现Ia型超新星之前,我们只能测量距离很近的邻近空间,这样的探测很难让天文学家了解到宇宙的演化历程。
但有了Ia型超新星之后,就不同了,我们可以回溯非常久远的宇宙历史。
因为距离越远,回溯的时间就越久远。
这样就可以探测宇宙不同时期的膨胀,从而了解它的膨胀到底是如何变化的。
那么从1994年开始呢,这两个研究团队就开始搜寻Ia型超新星的踪迹,尤其是那种高红移的超新星,因为高红移对应着遥远的距离。
借助这些超新星,他们希望探测的其实是宇宙膨胀减慢的迹象,因为之前我们曾说,那时天文学家认为在引力作用下,宇宙膨胀应该减速。
但随着他们观测到越来越多的超新星后,他们相继都发现了一个奇怪而令人惊讶的现象:相比于邻近空间的超新星,那些具有高红移的超新星的光度明显低于预期亮度。
换句话说,我们理论计算出的距离可能近了,它们亮度暗预示它们的实际距离比理论更远。
这是减速宇宙与恒定膨胀宇宙无法解释的,只有加上加速的膨胀速率时才能和观测相匹配。
因此暗示出,宇宙的膨胀似乎是在加速,而非减速。
宇宙加速大概是从大爆炸之后70-90亿年时开始。
2011年这两个项目的三位天文学家因此发现获得了诺贝尔物理学奖。
那么如今的这项研究是怎么回事呢?
前面我们提到,加速膨胀的观点是由观测Ia型超新星而发现,而Ia型超新星之所以会成为天文学家测量距离的标准烛光,是因为它们几乎不变的固有亮度。
但这次的研究,研究人员在重新审视了Ia型超新星的亮度后认为:之前观测到的Ia型超新星亮度变化,并不一定是来自宇宙膨胀的效应,也有可能是来自恒星自身的原因。
简单理解就是,之前观测到的超新星比预期要暗,这可能是超新星自身的亮度本来就很暗。
因为这次他们发现:Ia型超新星的亮度其实也有差别,它的亮度实际上会受到前身星年龄的影响。
他们在分析了300多个样本星系后发现来自年老恒星族群的超新星,它们的亮度一般会更亮;而年轻族群的超新星的亮度则会显得很暗。
那么,距离我们越远的星系、越远的超新星,它们实际上就是年轻的族群,因为我们回溯的是宇宙的过去。
所以它们的亮度比预期暗,这不一定是来自红移距离的影响,也有可能是前身星的原因。
在考虑这个因素后,研究人员重新做了修正发现:宇宙膨胀的速率不再是之前认为的加速模式,而是在很早之前就已经进入了减速阶段。
对于这一发现,当然质疑的人也是很多的,毕竟这可是颠覆之前的认知。
其中呢,就有高红移团队的亚当里斯,他提出的质疑观点是,遥远Ia型超新星的年龄这其实是一个很难测量的数据,在没有得到真实的数据之前就去讨论年龄对超新星的影响,这本身就会造成很低的可靠性。
总之呢,这项研究一发表,它确实造成了不小的反响
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