谁是宇宙加速膨胀的幕后黑手?

来源: 中国科普博览

发布日期: 2015-02-03 08:58:58

本文介绍了三位诺贝尔奖得主通过观测超新星发现宇宙加速膨胀的历史背景、科学意义及其对现代宇宙学的深远影响。

2011年10月4日,瑞典皇家科学院宣布将本年度的诺贝尔物理学奖授予“通过观测遥远的超新星而发现宇宙加速膨胀现象”的美国天体物理学家索尔·帕尔马特、布莱恩·P·施密特和亚当·里斯。三位获奖者于1998年做出的重大发现揭开了宇宙“暗能量”的神秘面纱。

索尔·帕尔马特、布莱恩·P·施密特和亚当·里斯分别通过观测Ia型超新星得出了宇宙加速膨胀的惊人结论,使宇宙“暗能量”问题成为本世纪最前沿的科学问题之一。

1929年,美国天文学家爱德文·哈勃观测到了一个奇特的现象:不同的星系都在彼此远离对方,这表明宇宙一直在膨胀。根据大爆炸宇宙学理论,宇宙的演化行为遵从爱因斯坦的广义相对论。

上世纪八十年代末期,帕尔马特和同事们的物理目标就是想通过研究遥远的Ia型超新星光谱来证实宇宙减速膨胀的猜想。1998年2月,这两个研究超新星的团队分别报告了他们的观测结果,得出的结论是今天的宇宙Ωm≈0.3和ΩΛ≈0.7,这意味着宇宙其实正在加速膨胀。

1998年至今,更精确的Ia型超新星观测结果证实了帕尔马特等人的发现,这表明宇宙空间中不仅充斥着神秘的“暗能量”,而且聚集了大量不发光的“暗物质”。暗能量与暗物质的本质究竟是什么呢?

从弗里德曼方程可以看出,宇宙学常数Λ是暗能量ΩΛ的最直接来源。宇宙学和天文学观测表明,发光的重子物质只占宇宙物质密度的20%左右,其余的80%左右是电中性、不发光而且寿命极长的冷暗物质。

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