2019年08月30日 星期五
宇宙的命运取决于暗能量的性质

    众所周知,氢和氦是宇宙中最常见的元素,二者几乎构成了所有的常规物质。然而,常规物质只占宇宙的一小部分,大约5%。宇宙的其余部分都是由看不见的物质构成的,只能通过间接方法进行探测。

    宇宙的一切都始于大约138亿年前的一次大爆炸,中子、质子、电子、光子和其他亚原子粒子组成了新生的宇宙。宇宙大爆炸期间还产生了另一种看不见的事物:暗物质。科学家认为暗物质通过看不见的引力作用,将快速移动的星系团聚集在一起。

    20世纪70年代,美国天文学家维拉·鲁宾在研究恒星自转速度时发现了更多暗物质存在的间接证据,她发现星系外侧的速度比理论预期的快得多,因此推测可能存在相当数量的暗物质,使这部分不致因过大的离心力而脱离星系。

    在宇宙组成中,暗能量被认为比常规物质或暗物质都要丰富得多,暗物质很可能由一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子构成,对暗物质和暗能量的研究是现代物理学和粒子物理学的重要课题。

    暗能量假说是对宇宙加速膨胀的解释中最为流行的一种。暗能量的发现,源于科学家想知道宇宙是会加速膨胀,还是会减慢膨胀,甚至向内坍缩。有研究人员断定,一种未知的力量——被称为暗能量——正在推动宇宙膨胀,并加速其动量。

    事实上,暗能量并不是真正的能量。在爱因斯坦的理论中,能量是指所有具有引力效应的事物,包括常规物质、反物质、光和暗物质,相比之下,暗能量并没有引力效应,其导致宇宙加速膨胀的效应有时被称为“引力排斥”,使星系彼此远离。

    2010年,科学家发现宇宙物质的72.8%为暗能量,22.7%为暗物质,4.5%为常规物质。2013年,普朗克卫星的数据是暗能量为68.3%,暗物质为26.8%,常规物质为4.9%。

    考虑到暗能量约占宇宙的四分之三,因此理解暗能量无疑是当今科学家面临的最大挑战,虽然暗能量在过去的宇宙演化中没有发挥巨大的作用,但它将在未来发挥主导作用,因此,宇宙的命运取决于暗能量的性质。(科文)  

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