回到2011年,三位天文學家因發現宇宙不僅在膨脹而且還在加速膨脹而被授予諾貝爾物理學獎。
這項發現使人們廣泛接受這樣一種觀點,即我們的宇宙是由一種稱為「宇宙」的神秘力量主宰的。暗能量,並改變了宇宙學的永恆。 但現在物理學家正在質疑這個結論,他們有更大的數據集來支持他們。
了解一些背景知識2011年諾貝爾物理學獎,這是由加州大學柏克萊分校的宇宙學家 Saul Perlmutter 分享的; 來自約翰霍普金斯大學的 Adam Riess; 和來自澳洲國立大學的布萊恩·施密特。
在 1990 年代,這三位科學家是測量遙遠距離的競爭團隊的成員。1a型超新星- 一種稱為白矮星的恆星的劇烈終結。
白矮星是由已知宇宙中最緻密的物質形式之一構成的-僅次於中子星和。
雖然典型的白矮星只比地球稍大,但它的質量與太陽大致相同。 從這個角度來看,你可以大致擬合太陽內部有 1,300,000 個地球。
現在想像一下那顆極為緻密的死亡恆星在自身引力的作用下崩潰了。 我們正在談論的亮度水平約為比太陽亮 50 億倍。
由於每顆 1a 型超新星爆炸時的亮度大致相同,因此它們發出的光量可以用來指示它們與地球的距離,並且顏色的輕微變化也可以用來確定它們移動的速度。
當珀爾穆特、里斯和施密特測量了哈伯太空望遠鏡和一些大型地面望遠鏡記錄的已知 1a 型超新星的所有數據時,他們發現了一些令人難以置信的奇怪現象。
正如瑞典皇家學院所解釋的諾貝爾獎在斯德哥爾摩宣布的當天上午:
「在一個以物質為主的宇宙中,人們會期望重力最終會使膨脹減慢。想像一下,當兩組科學家…發現膨脹並沒有減慢,它實際上正在加速時,你會感到多麼驚訝。
透過比較遠處超新星的亮度和附近超新星的亮度,科學家發現遠處超新星的亮度大約有 25% 太暗。 他們離得太遠了。 宇宙正在加速。 因此,這項發現對於宇宙學來說是基礎性的,也是一個里程碑。 這對未來幾代科學家來說都是一個挑戰。
這項發現得到了單獨收集的數據的支持,例如星系團和宇宙微波背景- 微弱的餘輝。
而今年早些時候,NASA 和 ESA 的科學家發現,宇宙的膨脹速度可能比原先想像的快 8% 左右。
無論如何,這項發現是一個堅實的發現(諾貝爾獎固體),但它提出了一個非常困難的問題——如果大爆炸噴入宇宙的所有物質的集體引力一直在減慢一切,那麼它怎麼會加速呢?
「宇宙中存在著某種東西,它在物理上將空間分開的速度比重力將物體拉到一起的速度還要快。這種影響很小——只有當你觀察遙遠的星系時才會注意到——但它就在那裡。- '黑暗的',因為沒有人知道它是什麼」。
自從科學家首次提出暗能量以來,沒有人更接近弄清楚它到底是什麼。
但現在,一個國際物理學家團隊對宇宙膨脹的加速提出了質疑,他們有一個更大的 1a 型超新星資料庫來支持他們的觀點。
研究小組表示,透過對迄今為止已識別的 740 顆 Ia 型超新星應用不同的分析模型,他們能夠以前所未有的方式解釋它們之間的細微差異。
他們表示,最初團隊使用的統計技術過於簡單化,並且基於 20 世紀 30 年代設計的模型,無法可靠地應用於不斷增長的超新星數據集。
他們也提到不受暗能量的直接影響,因此僅充當“間接”證據類型。
「我們分析了 740 顆 Ia 型超新星的最新目錄——比這一發現所依據的原始樣本大 10 倍以上——並發現加速膨脹的證據最多就是物理學家所說的‘3 西格瑪’,”首席研究員 Subir Sarkar 報告,來自牛津大學。
“這遠低於宣稱具有根本意義的發現所需的‘5西格瑪’標準。”
薩卡和他的團隊沒有找到支持宇宙加速膨脹的證據,而是表示宇宙似乎以恆定的速度膨脹。 如果情況確實如此,那就意味著我們不需要暗能量來解釋它。
「一個更複雜的理論框架解釋了宇宙並不完全均勻,並且其物質含量可能不像理想氣體這樣的觀察結果——標準宇宙學的兩個關鍵假設——很可能能夠解釋所有的觀察結果,而不需要暗物質活力,”他說。
現在,需要明確的是,這只是一項研究,而且這是一項重大且極具爭議的主張,即諾貝爾獎得主的發現從根本上來說是錯誤的。 (因為我不用告訴你諾貝爾獎並不是輕易頒發的。)
但結果的複製一切都是科學,如果我們有比五年前更大的數據集,我們應該用它來支持或糾正先前的發現。
現在的問題是薩卡的團隊是否以最能反映科學的方式將他們的新統計模型應用於數據,這可能會促使許多物理學家找出哪個是正確的——加速宇宙還是恆定宇宙。
“當然,要讓物理學界相信這一點,還需要做大量的工作,但我們的工作證明了標準宇宙學模型的一個關鍵支柱是相當不穩定的,”薩卡說。
“希望這將激發對宇宙學數據的更好分析,並激勵理論家研究更細緻的宇宙學模型。”
該研究發表於科學報告。