宇宙中的暗能量到底是什麼?

被稱為暗能量的神秘量佔宇宙的近四分之三,但是科學家們不僅不確定它是什麼,而且還不確定它是如何工作的。那麼,他們怎麼知道這個奇怪的暗能量存在呢?

宇宙中的暗能量到底是什麼?

對星團的研究揭示了暗能量如何塑造宇宙的秘密。

不斷擴大的宇宙

1929年,美國天文學家愛德溫·哈勃(Edwin Hubble)研究了被稱為超新星的爆炸恆星,以確定宇宙正在膨脹。從那時起,科學家一直在尋求確定速度有多快。似乎很明顯,引力將所有事物聚集在一起,會阻止正在擴散的宇宙,所以許多人問的問題是,膨脹減慢了多少?

宇宙中的暗能量到底是什麼?

這些星系團代表了80多個星團,這些星團用於追蹤暗能量隨時間推移對這些巨大物體的影響。

在1990年,兩個獨立的天體物理學家團隊再次將目光投向遙遠的超新星,以計算減慢速度。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!某種東西必須抵消重力,這被科學家們稱為“ 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%。暗物質佔另外27%,剩下我們所熟悉的“正常”物質,不足我們周圍宇宙的5%。

精髓

最近的觀察表明,暗能量在整個宇宙的歷史中一直出現,這為看不見的物質提供了一些線索。

暗能量的一種可能解決方案是,宇宙充滿不斷變化的能量場,稱為“精髓”。另一個是科學家沒有正確理解引力的作用。

然而,主導理論認為暗能量是空間的一種性質。愛因斯坦是第一個認識到空間不僅僅是空虛的。他還了解到,宇宙中可能會存在更多空間。愛因斯坦在廣義相對論中加入了一個宇宙常數,以解釋科學家認為存在的靜止宇宙。哈勃宣佈宇宙膨脹後,愛因斯坦稱他的常數為“最大的錯誤”。

宇宙中的暗能量到底是什麼?

但是愛因斯坦的錯誤可能最適合揭示暗能量。宇宙常數預示著空的空間可以擁有自己的能量,該常數表示隨著更多空間的出現,更多的能量將被添加到宇宙中,從而增加其膨脹速度。

儘管宇宙常數與觀測值相符,但科學家仍不確定它是如何與宇宙中的物質發生作用的。

暗能量與暗物質

暗能量構成了宇宙的大部分,但暗物質也覆蓋了相當大的一塊。暗物質佔宇宙的近27%,佔總物質的80%,也起著主導作用。

像暗能量一樣,暗物質繼續困擾著科學家。暗能量是解釋膨脹宇宙的一種力量,而暗物質則解釋了物質組合如何共同起作用。

宇宙中的暗能量到底是什麼?

在1950年,研究星系的科學家基於其內部物質的分佈,預計重力會導致中心旋轉得比外邊緣快。令他們驚訝的是,兩個區域都以相同的速度旋轉,這表明旋渦星系所包含的質量比它們看上去要多得多。對橢圓形星系內部的氣體和星系團的研究表明,這種隱藏物質遍佈整個宇宙。


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