一个决定宇宙命运的参数

作者: 不二北斗

来源: https://news.fnal.gov/2024/01/final-supernova-results-from-dark-energy-survey-offer-unique-insights-into-the-expansion-of-the-universe/

发布日期: 2024-01-13 20:50:39

天文学家通过观测Ia型超新星发现宇宙在加速膨胀,并提出了暗能量的概念。暗能量巡天(DES)的科学家通过测量暗能量的状态方程参数w,得出了w=-0.8的结果,结合普朗克望远镜的数据,w接近于-1。这表明暗能量可能随时间变化,宇宙的未来可能走向大挤压或大撕裂。

1998年,一项全新的发现刷新了我们对宇宙的认知:天文学家在观测相对遥远的Ia型超新星后发现,我们的宇宙不只是在膨胀,而是在加速膨胀!这个发现完全出乎意料,因为由于星系和星系团之间的引力作用,宇宙的膨胀应该会随着时间逐渐减慢,但真实情况却并非如此。天文学家也将加速宇宙膨胀的幕后推手称为“暗能量”,它的本质是物理学中最大的谜团。

不久前,暗能量巡天(DES)的科学家发布了一项前所未有的分析结果,让我们更深入的了解了暗能量的奥秘和宇宙的膨胀。

DES的结果是全球研究人员数年工作的成果,它测量了暗能量的状态方程参数w,w=p/ρ(p是压力,ρ是能量密度)。自发现暗能量以来,其状态方程的值一直是一个基本问题,所以计算出这个数字是真正理解暗能量本质的第一步。根据标准的宇宙学模型,宇宙中暗能量的密度是恒定的,这意味着它不会随着宇宙的膨胀而稀释。如果事实果真如此,那么状态方程参数应该等于-1,即w=-1。

为了更好地测量w的值,DES团队依旧使用了来自Ia型超新星的数据。什么是Ia型超新星呢?当一颗太阳质量恒星耗尽所有燃料时,其核心最重会坍缩形成白矮星。如果白矮星是在一个双星系统中,它的强大引力会掠夺另一颗恒星的气体,使它的质量不断增长。当白矮星的质量增长到1.4个太阳质量时,它就会爆炸形成Ia型超新星。

由于所有白矮星的临界质量都几乎相同,所以所有Ia型超新星的实际亮度也大致相同,任何剩余的变化都可以校准出来。因此,当比较从地球上看到的两颗Ia型超新星的视亮度时,就可以确定它们与我们的相对距离。

天体物理学家通过大量的超新星样本来追溯宇宙膨胀的历史,这些样本跨越了很长的距离。对于每一个超新星,他们都将距离的测量结果与红移的测量结果结合起来。他们可以利用这段历史来确定暗能量密度是保持不变还是随时间而变化。通过使用超新星数据,最终,DES得到的结果是w=-0.8。而当结合普朗克望远镜的补充数据时,w将接近于-1。研究人员表示,我们可能需要一个更复杂的模型,或许暗能量确实会随时间变化。

当天文学家第一次发现宇宙在加速时,传统的观点认为宇宙将会一直膨胀下去。然而,在我们更好地理解暗能量的本质之前,宇宙仍然有可能迎来别的结局:大挤压或大撕裂。在大挤压模型中,宇宙最终会停止膨胀,然后逆转,导致宇宙重新坍缩。在大撕裂模型中,宇宙将会以越来越快的速度无限膨胀——最终将星系、行星系统甚至时空本身拉开。DES的最新测量结果可能就标着大撕裂模型的终结,因为在这个模型中w要小于-1。

UUID: 93a77774-ce62-4874-82c5-5a286e9fb7d6

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/原理公众号-pdf2txt/2024年/原理_2024-01-13_一个决定宇宙命运的参数.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0034 元