宇宙为什么在加速膨胀?是因为有一种推动力那就是“暗能量”

一种被称为暗能量的神秘物质构成了宇宙的近四分之三,然而科学家们不仅不确定它是什么,而且也不确定它是如何运作的。那么,科学家是如何知道暗能量的存在的呢?源头又在哪里呢?

宇宙为什么在加速膨胀?是因为有一种推动力那就是“暗能量”

先说宇宙在膨胀:

1929年,美国天文学家埃德温·哈勃研究了被称为超新星的爆炸恒星,以确定宇宙正在膨胀。从此以后,科学家们一直在试图确定宇宙膨胀到底有多快。我们都知道有种引力的存在,引力-把一切联系在一起的力量-会抑制宇宙的扩张,所以很多人问的问题是,宇宙膨胀有多慢?

在20世纪90年代,两个独立的天体物理学家团队再次把目光转向遥远的地方。超新星计算减速,令他们惊讶的是,他们发现宇宙的膨胀并没有减慢,而是加速了!一定有某种东西在对抗重力,科学家们称它为“暗能量."

宇宙为什么在加速膨胀?是因为有一种推动力那就是“暗能量”

通过计算克服重力所需的能量,科学家确定暗能量约占宇宙的68%。暗物质又占27%,剩下我们熟悉的“正常”物质只占我们周围宇宙的不到5%。

因为我们对暗能量了解特别少:暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。未知的暗能量的性质仍有待进一步研究。最近的观察表明,暗能量在宇宙的历史上一直存在,这提供了一些关于看不见的物质的洞察力。

约二十年前,一项研究表明我们的宇宙正在膨胀,而膨胀的速率不是恒定或减慢,而是在加速。这项研究在2011年被授予了诺贝尔物理学奖。 学者们认为暗能量的密度可能是一种宇宙常量,而真空则提供了宇宙膨胀的动力。

宇宙为什么在加速膨胀?是因为有一种推动力那就是“暗能量”

然而,主流理论认为暗能量是空间的属性。爱因斯坦是第一个明白空间不仅仅是空的。他还了解到,更多的空间可以继续存在。在他的理论中广义相对论,爱因斯坦包括宇宙学常数来解释科学家认为存在静止的宇宙。哈勃宣布宇宙膨胀后,爱因斯坦称他的常数为“最大的错误”。

但爱因斯坦的错误可能是最佳配合暗能量。预测空间可以有自己的能量,常数表明,随着空间的增加,宇宙将增加更多的能量,从而增加宇宙的膨胀。虽然宇宙学常数与观测结果相吻合,但科学家们仍然不确定为什么会这样?

暗能量与暗物质

暗能量占宇宙的绝大部分,但是暗物质也涵盖了相当大的一部分。暗物质约占宇宙的27%,占物质的80%,暗物质也起主导作用。

就像暗能量一样,暗物质继续困扰着科学家。虽然暗能量是解释宇宙膨胀的一种力量,但暗物质解释了物体群是如何一起工作的。

暗物质(Dark Matter)是一种比电子和光子还要小的物质,不带电荷,不与电子发生干扰,能够穿越电磁波和引力场,是宇宙的重要组成部分

。暗物质的密度非常小,但是数量庞大,因此它的总质量很大,它们代表了宇宙中27%的物质含量,其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。暗物质无法直接观测得到,但它能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。

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在20世纪50年代,研究其他星系的科学家根据星系内部物体的分布,预计引力会使中心旋转得比外部边缘更快。令他们惊讶的是,这两个区域的旋转速度是一样的,这表明螺旋星系的质量比表面看起来要大得多。对椭圆星系内部的气体和星系团的研究表明,这种隐藏的物质散布在整个宇宙。

科学家们发现了有许多暗物质,难以置信的昏暗物体到奇怪的粒子。但是,无论暗物质和暗能量的终究来源是什么,很明显,宇宙还有各种未解之谜,等待科学家们去探索发现,目前一些科学仪器局限性,期待你们去探索。

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