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揭秘七个惊人天文事实 神秘力量助宇宙加速膨胀

http://www.kexue.com 2011-10-08 13:36:39 腾讯科学  发表评论


宇宙中存有太多奥秘

  据国外媒体报道,天文学家对宇宙的探索从古至今一直未曾停止过,如今,宇宙的无数奥秘也困惑着科学家们,同时也令他们惊奇的是:宇宙在暗物质与暗能量参与主导作用下,正在不断扩张且处于加速膨胀状态中。下面是一些宇宙中最令人惊讶和有趣的事件。

  1.宇宙诞生以来存在“回声”

  宇宙微波背景辐射则是从137亿年前的宇宙大爆炸开始,一直存在于宇宙空间中的“回声”。这些充满神秘色彩的辐射背景值作为宇宙大爆炸的遗迹一直被天文学家所研究。欧洲空间局的普朗克卫星计划对全天进行一个精确的扫描,通过探测微波背景辐射值来探索宇宙开端的新线索。欧洲空间局的普朗克空间天文台帮助科学家获得了有史以来最精确的宇宙微波背景分布。科学家们希望从这些观测任务产生的数据中,解决一些天文界争论最多的问题。

  2.宇宙的年龄

  我们当前生活的宇宙从大爆炸开始,预计已经存在了137亿年,前后误差在1.3亿年。这个数字是天文学家通过测量宇宙物质和能量的密度而推算出来的,这个数字不仅代表了宇宙存在的历史,也显示了宇宙在过去是以多快的速度膨胀的。因此,研究人员可以通过测量宇宙中现有的物能密度反推在宇宙大爆炸时的状态,其中最直接的结论就是宇宙的年龄。

  3.宇宙中充满了看不见的物体

  我们的宇宙中,实际上充满了看不见的东西。天文学家称:目前所能观测到的星系、恒星以及行星等等仅仅只占宇宙总物质的4%。剩下96%的物质无法看到,甚至于难以理解它们到底是何物。这些难以捉摸的物质,被称为暗物质和暗能量,虽然它们还没有被直接探测到,但是天文学家在研究引力影响效应时,可以推测出它们的存在,由于其质量非常巨大,因而其产生的引力效应也是非常大的。

  4.宇宙是平坦的

  天文学家认为:宇宙的形状是无数个星系以及暗物质引力共同作用的结果,同时也反应了宇宙中密度的基本问题,在引力作用下的加速膨胀效应最终决定了宇宙的性质。如果宇宙的密度超过了某一临界值,那么宇宙就是封闭的,就类似于一个球体的表面。同时也反应出,宇宙并不是无限的,但是也没有濒临结束。

  在这种情况下,宇宙最终会停止膨胀,并开始在自身引力主导下发生崩溃,该理论被称为“宇宙大崩塌”终结论。同理,如果宇宙的密度小于临界密度,那么宇宙的形状就是“开放”的,可以想象成一个马鞍表面。由这个理论所推导出的结论认为,宇宙没有边界,并会按目前的趋势继续膨胀下去。

  然而,如果宇宙的密度正好等于临界密度,那么宇宙的几何形状就是一个“扁平状”的平面,就像是一张纸一样。这种状态下的宇宙模型显示:宇宙同样没有边界,并且会永远膨胀下去,但是膨胀的速度会无限趋向于零,并且对应着无限长的时间。最新的测量结果表明,宇宙是平坦的,这个结论存在着2%的误差范围。图像由波恩大学与莱顿天文台的研究人员拍摄,研究项目归属于美国国家航空航天局与欧洲空间局。

  5.宇宙处于“井喷式”的加速增长之中

  美国宇航局与欧洲航天局合作使用哈勃空间望远镜对宇宙中的各类星系进行了观测,神秘的暗能量不仅被认为能推动宇宙的膨胀,而且还有进一步增大膨胀速度的趋势。十多年前,两个天文学家小组宣布,宇宙中的星系正在远离地球而去。

  宇宙加速膨胀的事实也验证了爱因斯坦的广义相对论。最近,科学家们通过使用爱因斯坦相对论体系内的宇宙常数来解释暗能量主导下的宇宙是如何抵消引力而导致宇宙加速膨胀的进程。前些天,三位科学家荣获2011诺贝尔物理学奖,他们正是在1998年发现了宇宙存在加速膨胀的现象。

  6.宇宙越来越大

  在20世纪20年代,天文学家埃德温哈勃观测到一个革命性的发现:宇宙并不是一成不变的,而是在不断扩大之中。但是,部分天文学家认为宇宙膨胀的结论并不正确,因为星系之间强大的引力或者宇宙物质之间相互吸引的作用会减缓这种趋势,甚至还能将膨胀的宇宙重新“拉”回到缩小。1998年,哈勃太空望远镜观测了处于宇宙遥远空间的超新星,发现了一个更加惊人的事实:在很久以前,宇宙膨胀的速度比现在更慢。这就是说,现在的宇宙不仅处于膨胀状态,而且还是加速膨胀。

  这个惊人费解的发现同时也预示了在宇宙中还存在着一种神秘的力量,其被天文学家称为暗能量,该能量则是推动宇宙加速膨胀的主要因素。虽然我们目前已经知道暗能量是一种神奇的宇宙力量,导致了宇宙加速膨胀,但是我们对其仍然了解不多,并且难以捉摸,其也是科学界的最大谜团之一。

  7.宇宙之外可以还存在着更多的宇宙

  天文学家认为我们的宇宙只是无数个宇宙中的一个,由这个观点引出了一个被称为“多元宇宙”的理论。根据这个理论的进一步推导,我们的宇宙来自于大爆炸,并在此之后出现不同区域存在不同膨胀速率的现象。其结果直接导致了泡沫宇宙论的兴起,在每个泡沫宇宙中都拥有各自的物理规律,并存在着与其他宇宙截然不同的特性。

  但是,多元宇宙论的观点是颇有争议的。最初,该理论的概念是科学家虚构出来的,直到在对宇宙微波背景辐射的研究过程中,科学家找到了能适用于该理论的物理标记,而宇宙微波背景辐射则是在宇宙大爆炸之后一直遗留在宇宙空间中。此外,科学家希望能观测到泡沫宇宙之间发生碰撞的迹象,但是都没有任何确凿的证据。部分研究人员认为:如果两个宇宙发生碰撞,在宇宙微波背景上会留下圆形的图案。(Everett/编译)

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