宇宙為什麼在加速膨脹?是因為有一種推動力那就是“暗能量”

一種被稱為暗能量的神秘物質構成了宇宙的近四分之三,然而科學家們不僅不確定它是什麼,而且也不確定它是如何運作的。那麼,科學家是如何知道暗能量的存在的呢?源頭又在哪裡呢?

宇宙為什麼在加速膨脹?是因為有一種推動力那就是“暗能量”

先說宇宙在膨脹:

1929年,美國天文學家埃德溫·哈勃研究了被稱為超新星的爆炸恆星,以確定宇宙正在膨脹。從此以後,科學家們一直在試圖確定宇宙膨脹到底有多快。我們都知道有種引力的存在,引力-把一切聯繫在一起的力量-會抑制宇宙的擴張,所以很多人問的問題是,宇宙膨脹有多慢?

在20世紀90年代,兩個獨立的天體物理學家團隊再次把目光轉向遙遠的地方。超新星計算減速,令他們驚訝的是,他們發現宇宙的膨脹並沒有減慢,而是加速了!一定有某種東西在對抗重力,科學家們稱它為“暗能量."

宇宙為什麼在加速膨脹?是因為有一種推動力那就是“暗能量”

通過計算克服重力所需的能量,科學家確定暗能量約佔宇宙的68%。暗物質又佔27%,剩下我們熟悉的“正常”物質只佔我們周圍宇宙的不到5%。

因為我們對暗能量了解特別少:暗能量是驅動宇宙運動的一種能量。它和暗物質都不會吸收、反射或者輻射光,所以人類無法直接使用現有的技術進行觀測。未知的暗能量的性質仍有待進一步研究。最近的觀察表明,暗能量在宇宙的歷史上一直存在,這提供了一些關於看不見的物質的洞察力。

約二十年前,一項研究表明我們的宇宙正在膨脹,而膨脹的速率不是恆定或減慢,而是在加速。這項研究在2011年被授予了諾貝爾物理學獎。 學者們認為暗能量的密度可能是一種宇宙常量,而真空則提供了宇宙膨脹的動力。

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然而,主流理論認為暗能量是空間的屬性。愛因斯坦是第一個明白空間不僅僅是空的。他還了解到,更多的空間可以繼續存在。在他的理論中廣義相對論,愛因斯坦包括宇宙學常數來解釋科學家認為存在靜止的宇宙。哈勃宣佈宇宙膨脹後,愛因斯坦稱他的常數為“最大的錯誤”。

但愛因斯坦的錯誤可能是最佳配合暗能量。預測空間可以有自己的能量,常數表明,隨著空間的增加,宇宙將增加更多的能量,從而增加宇宙的膨脹。雖然宇宙學常數與觀測結果相吻合,但科學家們仍然不確定為什麼會這樣?

暗能量與暗物質

暗能量佔宇宙的絕大部分,但是暗物質也涵蓋了相當大的一部分。暗物質約佔宇宙的27%,佔物質的80%,暗物質也起主導作用。

就像暗能量一樣,暗物質繼續困擾著科學家。雖然暗能量是解釋宇宙膨脹的一種力量,但暗物質解釋了物體群是如何一起工作的。

暗物質(Dark Matter)是一種比電子和光子還要小的物質,不帶電荷,不與電子發生干擾,能夠穿越電磁波和引力場,是宇宙的重要組成部分

。暗物質的密度非常小,但是數量龐大,因此它的總質量很大,它們代表了宇宙中27%的物質含量,其中人類可見的只佔宇宙總物質量的5%不到(約4.9%)。暗物質無法直接觀測得到,但它能干擾星體發出的光波或引力,其存在能被明顯地感受到。

宇宙為什麼在加速膨脹?是因為有一種推動力那就是“暗能量”

在20世紀50年代,研究其他星系的科學家根據星系內部物體的分佈,預計引力會使中心旋轉得比外部邊緣更快。令他們驚訝的是,這兩個區域的旋轉速度是一樣的,這表明螺旋星系的質量比表面看起來要大得多。對橢圓星系內部的氣體和星系團的研究表明,這種隱藏的物質散佈在整個宇宙。

科學家們發現了有許多暗物質,難以置信的昏暗物體到奇怪的粒子。但是,無論暗物質和暗能量的終究來源是什麼,很明顯,宇宙還有各種未解之謎,等待科學家們去探索發現,目前一些科學儀器侷限性,期待你們去探索。

作者:科普樂享生活歡迎大家關注,轉發,收藏,每天瞭解知識,樂享生活


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