神秘的暗能量真的在加速宇宙的膨脹嗎?一支由50余位天文學(xué)家組成的國(guó)際研究小組通過(guò)計(jì)算1萬(wàn)多個(gè)星系的合并速率,進(jìn)一步加深了人們對(duì)宇宙暗能量奧秘的認(rèn)識(shí)。新的研究技術(shù)也將成為日后測(cè)量暗能量如何發(fā)揮作用的強(qiáng)大工具。相關(guān)研究論文發(fā)表在1月31日的《自然》雜志上。
暗能量的觀點(diǎn)提出于10年前,當(dāng)時(shí)由美國(guó)空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所Adam Riess領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在《天體物理學(xué)雜志》上發(fā)表論文稱,宇宙的膨脹在加速進(jìn)行,而非許多科學(xué)家認(rèn)為的那樣變慢或開始收縮。這一發(fā)現(xiàn)的影響是巨大的:宇宙的大尺度上不僅存在著一種比引力更強(qiáng)大的反作用力,而且這種“力”(后來(lái)即被稱為暗能量)似乎組成了宇宙3/4以上的物質(zhì)。
不過(guò),關(guān)于暗能量一些基本問(wèn)題的爭(zhēng)論依然存在,甚至就暗能量到底存在與否也是眾說(shuō)紛紜。造成這一狀況的關(guān)鍵在于,關(guān)于宇宙膨脹還存在其他可能的解釋。比如,在宇宙的最大尺度上,引力的作用方式和表現(xiàn)可能與一般情況下截然不同?茖W(xué)家們目前仍在不斷地開發(fā)和利用更加強(qiáng)大和敏感的工具,投身于揭開這一謎團(tuán)的努力中去。
作為歐空局VIMOS-VLT深度巡天計(jì)劃(VVDS)的一部分,在新的嘗試中,51位研究者利用歐空局甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)的可見光多目標(biāo)光譜儀(VIMOS),確定了在類似的宇宙鄰域中大約13000個(gè)松散關(guān)聯(lián)星系的運(yùn)動(dòng)速度,這些星系與地球的距離大致相同,為70億光年。研究人員明白,隨著時(shí)間的推移,許多星系會(huì)趨于合并,最終成為超星系團(tuán)。因此,在大量星系剛剛開始發(fā)生聯(lián)系時(shí)就檢測(cè)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),有助于揭示暗能量是否阻礙了令星系結(jié)合的引力作用。這些70億光年外的星系所反映的宇宙壽命只有現(xiàn)在的一半。
研究結(jié)果到目前為止是不錯(cuò)的。將最新研究與此前在現(xiàn)今宇宙中進(jìn)行的2度視場(chǎng)星系紅移巡天(2dFGRS)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后,研究人員發(fā)現(xiàn),在單純的引力之外,確實(shí)有一些東西“扭曲”著星系的速度。因此,隨著時(shí)間的推移,星系的合并速度越來(lái)越慢,所要克服的障礙也越來(lái)越大。而唯一的問(wèn)題是科學(xué)家認(rèn)為此次的研究還是太有限,不能得到無(wú)可辯駁的結(jié)論。
論文第一作者、意大利布雷西亞天文臺(tái)的Luigi Guzzo說(shuō):“我們?cè)谛窍敌纬尚菆F(tuán)之前抓住了它們。”論文合著者、意大利羅馬大學(xué)的Enzo Branchini表示,這是該技術(shù)首次用于暗能量的探測(cè),而他們下一步將通過(guò)研究更多不同距離、不同年齡時(shí)期的星系(有可能達(dá)到1億顆),努力證實(shí)第一輪研究得出的答案。Branchini說(shuō),最終足夠的樣本數(shù)量將能夠讓暗能量的某一種解釋凌駕于其他之上。
對(duì)于最新研究結(jié)果,前輩Riess評(píng)價(jià)說(shuō):“這是一個(gè)令人振奮的消息,暗能量仍然是宇宙學(xué)和物理學(xué)中最緊迫的問(wèn)題之一!泵绹(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院的宇宙學(xué)家Robert Caldwell也表示,盡管這只是初步結(jié)果,但星系合并速率的測(cè)定將對(duì)科學(xué)家計(jì)算宇宙為何加速膨脹十分有用。(作者:任霄鵬)
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