静网PWA视频评论

神秘暗能量和宇宙 暗能量或加速宇宙

2023年08月27日

- txt下载

科学家们警告称,神秘的暗能量正在把宇宙变成一个巨大,空旷而乏味的地方。来自英国和意大利的研究人员表示,他们的研究发现构建宇宙的基本建筑材料暗物质,正在被暗能量逐渐吞噬。

  科学家们宣称他们的研究结果显示,在与暗物质发生相互作用的过程中,暗能量正变得愈发强大。这样的情况可能将会阻碍宇宙整体结构的成长。
  位于英国朴茨茅斯的宇宙学与引力研究所主任大卫·万兹教授表示:这是一项有关时空基本特性的研究工作。从宇宙尺度上看,这事关宇宙的和它的命运。如果暗能量正在不断成长而暗物质不断消退,那么我们将面临这样一种前景:一个巨大,空旷而乏味的宇宙,其中几乎空无一物。

暗物质构建起了宇宙的基本架构。而与此同时,暗能量则是一种神秘的力量,它正推动宇宙加速膨胀,最终将撕裂一切。万兹教授表示:我们看到的所有星系都附着在由暗物质构成的宇宙架构上,而我们在这项研究中所看到的情况则是:这样的架构正在坍塌,其生长的速度减慢了。
  万兹教授表示,从1998年开始宇宙学研究领域发生了深刻变革就在这一年,科学家们宣布他们确认宇宙正在加速膨胀。自那之后,宇宙中拥有一定比例的暗物质与暗能量便成为一种宇宙学的标准模型。
  但英国朴茨茅斯大学以及意大利罗马大学的科学家们有不同的看法。他们有了一些新的发现,包括在暗能量与暗物质之间发生的能量传输。万兹教授表示:从1990年代开始,天文学家们便已经确信有某种力量正在导致宇宙加速膨胀。
  对此最简单的解释便是,认为虚无的空间宇宙中的真空区域实际上拥有能量密度,这应当是一项宇宙学常数。万兹教授表示:然而现在却有越来越多的证据证明这一简单的模型无法解释天文学家们目前已经掌握的全部数据。尤其是宇宙结构,星系以及星系团的成长似乎要比原先预期的速度更慢。
  美国密歇根大学教授德莱甘·哈特那表示:这篇论文看上去很有意思。任何有关暗能量研究领域的新进展都值得密切关注,因为我们对此所知太少。他说:不过我不会说我对这样的结果感到惊讶,因为此前我们便已经注意到现有的简单模型无法与所有的数据完美吻合。
宇宙膨胀速度多快:暗能量与物质相互拉扯
宇宙膨胀的艺术想象图
宇宙的膨胀示意图
据国外媒体报道,宇宙正在膨胀,但膨胀的速度有多快?宇宙中物质与其他物质的距离有多远?以及,我们如何对这些问题进行研究呢?
  当天文学家谈到宇宙的膨胀时,他们往往以哈勃参数来进行描述。埃德温·哈勃首先引入了这一参数,当时他指出遥远星系远离我们的速度比更近星系要快。目前关于这一参数最精确的计算结果约为68km/s/Mpc(千米每秒每百万秒差距)。如果一个星系与我们的距离为1百万秒差距,意味着在330万光年之外,这个星系正以68千米每秒的速度远离我们。
  这一切的原因正是无处不在的宇宙膨胀,而且,由于我们的宇宙在以前具有更大的密度,因此哈勃参数也在不断地改变。有两个因素会影响哈勃参数:暗能量,正将宇宙向外拉动;物质,包括可见物质和暗物质,正试图使宇宙保持在一起。目前的研究显示,宇宙的物质部分正在减少。
  在宇宙初期,哈勃参数的数值较小,物质由于较高的整体密度,因而能产生较强的影响。目前,宇宙中暗能量已经占据主导地位,因此哈勃参数也变得更大,宇宙不仅正在膨胀,而且是在加速膨胀。
  随着宇宙的膨胀,宇宙中物体也在不断远离我们,其速度取决于它们与我们的距离。如果距离达到足够远,物体远离我们的速度就将超过光速。因此,天文学家推测,这些远离我们的星系将跨越某种形式的宇宙事件视界,在那里,任何有关这些星系存在的证据,甚至是光线都将无法被我们获得,无论未来经过多长的时间
宇宙大爆炸证据或消失 暗能量或加速宇宙
媒体报道,我们现在的宇宙是如何诞生的,以后又将如何结束,这是天文学家面临的难题之一。美国天文学家进行的一项新研究指出,在遥远的将来,有关大爆炸的绝大多数证据都将消失。137亿年前,大爆炸创造了宇宙。
虽然未来的天文学家可能因更先进的技术以及对物理学更深入的了解受益,但残留下来的大爆炸证据最后遗迹对他们来说可能成为废物。研究人员表示,大爆炸的痕量信号可能在1万亿年内消失。实际上,到那个时候,我们的银河系将与它的邻居仙女座相撞,最后孕育出银河仙女星系。
天文学家能够观测到130多亿年前的星系,它们在宇宙诞生后几百万年形成。此外,他们同样研究所谓的宇宙微波背景辐射,这是宇宙中普遍存在的光线,由大爆炸形成,现在仍存在于宇宙中。在遥远的未来,这些线索不可能被地球上或者附近天体上的科学家观测到。宇宙微波背景辐射将随着时间推移逐渐退却,在伸展到一定程度后,辐射中的光粒子光子将拥有比可见宇宙更长的波长。
由于宇宙不断膨胀,我们当前能够观测到的古代星系将进一步远离地球,导致未来的科学家无法观测到。太阳和其他很多恒星将燃烧殆尽,我们附近的宇宙区域也将比现在更为空旷。但未来天文学家并非一点希望也没有,因为他们可以利用从银河仙女星系飞出的所谓的极高速恒星研究大爆炸。这些恒星将成为公元1万亿年我们所在星系的天文学家能够观测到的最远光源。
提到宇宙膨胀就不得不提到暗能量。巴斯克地区大学理论物理系研究人员森德拉认为,根据过去的观测,我们发现宇宙中大约有5%是由普通物质组成,即我们看到的星系、恒星等,还有22%为暗物质,我们知道暗物质的存在是因为它可以通过引力影响普通的物质,剩余的73%则是暗能量,这就是说暗物质和暗能量占据了宇宙中绝大部分的质能,而暗能量则影响着宇宙加速膨胀的机制。

如果不存在暗能量,宇宙膨胀速度就会被物质引力所减慢,而暗能量是通过何种方式导致宇宙加速膨胀还不得而知,对此,研究人员森德拉进行了研究。
本项研究始于暗能量可能是动态ΛCDM模型假说,这是目前最广泛的大爆炸宇宙学模型,也被称为Λ-冷暗物质模型,其通过宇宙学常数来解释宇宙加速膨胀。但是,有些观测现象无法用这个模型来解释,我们所寻找的动态暗能量会随着时间产生变化。
根据森德拉的计算,这些数据都符合动态的暗能量,而具体的结果仍需要进一步的考察。
暗能量主导宇宙寿命 200多亿年后宇宙或终结
据媒体报道,科学家认为,根据现有的宇宙学观测结果和理论,我们所能观测到的可见物质仅仅占据宇宙质量的很小一部分,占据主导地位的是暗能量。暗能量的性质对于了解宇宙未来命运至关重要,在某些条件下,它甚至将使宇宙在大约220亿年后走向终结。



暗能量这种神秘物质在诸多让人困惑的性质之中,有一条是它们的密度似乎是不随时间改变的。这就意味着,即便宇宙随时间推移不断膨胀,暗能量将不会随之被稀释。这一点和普通物质存在重大的差异。也就是说,随着宇宙膨胀,暗能量似乎会从真空中无中生有般不断被创造出来,填补宇宙膨胀后留下的空挡并维持暗能量总体密度的不变。因此很明显可以看到随着时间推移,暗能量将在宇宙中占据更加主导的位置,而现在它已经占据了全宇宙质量的73%。
对此的一种最简单的解释或许是认为暗能量其实是时空的一种固有属性,因此当宇宙膨胀,时空增加,暗能量便同样随之产生出来,从而维持其密度不变。这还是可以接受的,因为我们必须认为暗能量这个名字是具有误导性的,它并非是一种真正的能量,否则我们赖以为科学基石的热力学三大定律就失效了。
有一种最简单的理论来解释宇宙呈现的均匀膨胀,那就是假设暗能量具有负压力,这其实也是膨胀的固有属性。从实际观测数据上来看,宇宙呈现明显的平直性,这意味着暗能量的压力和密度比约为1,或者更准确的说,是-1,因为这里讨论的是负压力。这种关系被称为暗能量的状态方程。
对于宇宙的未来命运,一种简单的解决方法就是假定暗能量的性质将保持不变,并且其压力/密度比同样保持-1的水平。但是如果这个比值会出现变化呢?比如不再是-1了呢?如果出现这样的变化,情况就会有很大的不同。



这是在暗能量作用下,宇宙未来的三种命运走向
如果暗能量的密度随时间降低,宇宙的膨胀速率将出现下降,如果其压力/密度比达到-1/3,那么宇宙的膨胀甚至会出现停滞。反过来,假如暗能量密度增长,随之其压力/密度比达到-1下方,如-2或-3,则会出现幽灵能量模型所描述的情形。不过这里要指出的是,幽灵能量的概念目前仅仅存在于理论推算中,是一种假设。
但不管怎样,我们就先假设随着宇宙的膨胀,一切遵循幽灵能量模型进展,暗能量密度上升,那么它就有可能使宇宙尺度在有限的时间内膨胀至无限大,物质连接物,原子和分子等基本粒子,甚至亚原子粒子都将被撕裂,出现所谓的大撕裂。当暗能量的压力/密度比达到-1.5,这种情形将在短短220亿年内发生。
物理学家弗兰普顿等人提出了一种与此不同的替代方案,称为小撕裂模型。在这一模型中,他们假设这种压力/密度比将随着时间变动,物质的链接,基本粒子也同样会被撕裂,但是其中的不同点在于他们限定这种比率的变动将不会导致宇宙尺度达到无限

收藏

相关推荐

清纯唯美图片大全

字典网 - 试题库 - 元问答 - 繁體 - 顶部

Copyright © cnj8 All Rights Reserved.