亚利桑那沙漠中一台孤寂的望远镜追踪着数百万个遥远星系,以确定宇宙的终极命运
近期证据表明,一种被称为暗能量的神秘力量可能正在发生变化,这挑战了我们当前对时空的理解,相关争议正日益加剧。
一个韩国团队的分析暗示,宇宙可能不会持续膨胀,星系反而可能被引力重新拉回,最终以天文学家所称的“大坍缩”告终。
参与研究的科学家认为,他们可能即将取得这一代天文学中最重大的发现之一。
其他天文学家对这些发现提出了质疑,但批评者未能完全否定韩国团队的论断。
这是哈勃太空望远镜捕捉到的数千个星系。暗能量正以不断加快的速度将它们彼此推开
什么是暗能量?
天文学家此前认为,始于约138亿年前大爆炸的宇宙膨胀,应会在引力作用下逐渐减速。随后在1998年,暗能量作为加速宇宙膨胀的一种力量被发现的证据出现。对一种名为超新星的极亮爆炸恒星的研究表明,遥远的星系非但没有减速,反而在加速彼此远离。
一些理论提出,这种不断加速的宇宙可能首先将恒星扩散得如此遥远,以致夜空中几乎空无一物;更令人震惊的是,它最终甚至可能在“大撕裂”中将原子本身也扯碎。
争议始于今年三月,当时亚利桑那沙漠中一台望远镜上的仪器——暗能量光谱仪(Desi)——得出了出人意料的结果。Desi的建造旨在进一步探索暗能量。它以极其精细的方式追踪了数百万个星系的加速情况,但天文学家并未预料到它得出的结果。
参与Desi项目的伦敦大学学院教授奥弗·拉哈夫表示,数据暗示星系的加速随时间发生了变化,这与标准图景不符。
他说:“现在随着这种变化的暗能量先上升后下降,我们需要一种新的机制。这可能撼动整个物理学界。”
随后在十一月,英国皇家天文学会发表了一项韩国团队的研究,该研究似乎支持了暗能量的诡异程度有增无减的观点。
首尔延世大学的李永旭教授及其团队重新审视了27年前首次揭示暗能量的那种超新星数据。他们没有将这些恒星爆炸视为具有统一标准亮度,而是根据其来源星系的年龄进行调整,从而计算出超新星的实际亮度。
这一调整显示,暗能量不仅随时间发生了变化,而且令人震惊的是,宇宙膨胀的加速正在减缓。
“宇宙的命运将会改变,”李教授对媒体直言不讳地表示。
“如果暗能量并非恒定且在减弱,这将改变现代宇宙学的整个范式。”
如果正如李教授的研究结果所暗示的,推动星系彼此远离的力量——暗能量——正在减弱,那么一种可能性是,它会变得如此微弱,以至于引力开始将星系重新拉回。
“宇宙可能不会以‘大撕裂’告终,‘大挤压’现在成为一种可能。”
“哪种结局会胜出,取决于暗能量的真实本质,而我们对此仍未知晓答案,”李教授说。
李教授的研究已通过同行专家审核,并发表在皇家天文学会的一份权威期刊上。但他的主张并未得到该领域许多资深天文学家的认可,例如剑桥大学天文学研究所的乔治·埃夫斯塔西奥教授。
“我认为这仅仅反映了超新星数据的混乱细节,”他表示。“与年龄的相关性并不十分紧密,因此我认为应用‘校正’是危险的。在我看来这很牵强。”
主流观点认为,宇宙仍在几乎恒定的暗能量驱动下加速膨胀。
但李教授对这些批评进行了有力反驳。
“我们的数据基于300个星系。统计显著性约为万亿分之一的偶然概率。因此,我强烈认为我们的研究已经非常、非常重要。”
宇宙的圣殿:这台望远镜内的仪器可同时追踪5000个星系的运动
自韩国团队的研究结果公布后,有两个团队重新评估了部分超新星的亮度。他们审查了一项早期研究,该研究为今年三月引发轩然大波的DESI项目结果提供了数据。他们进行复核是因为暗能量变化的说法极具争议性。
两个团队都对最初迹象的解读略有保留,但即使经过严格审查,这些迹象仍未消失。
因此,关于宇宙是否在轻声诉说着其本质真相,抑或天文学家是否在追逐天体幻影的激烈——有时甚至是充满争议的——辩论,仍将持续下去。
数百篇相关科学论文已发表,天文学家们对最佳解释方案仍存在分歧。英国皇家天文学会副会长罗伯特·梅西教授认为,这种分歧并非坏事。
“谁不想了解宇宙将如何终结、如何诞生呢?”他表示,“无论从宗教视角还是科学视角,人类始终对此怀有浓厚兴趣。”
“能够思考数十亿年后万物终结的方式,这难道不是非凡的体验吗?”
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