回到2011年,三位天文学家因发现宇宙不仅在膨胀而且还在加速膨胀而被授予诺贝尔物理学奖。
这一发现使人们广泛接受这样一种观点,即我们的宇宙是由一种称为“宇宙”的神秘力量主宰的。暗能量,并改变了宇宙学的永恒。但现在物理学家正在质疑这个结论,他们有更大的数据集来支持他们。
了解一些背景知识2011年诺贝尔物理学奖,这是由加州大学伯克利分校的宇宙学家 Saul Perlmutter 分享的;来自约翰·霍普金斯大学的 Adam Riess;和来自澳大利亚国立大学的布赖恩·施密特。
在 20 世纪 90 年代,这三位科学家是测量遥远距离的竞争团队的成员。1a型超新星- 一种叫做白矮星的恒星的剧烈终结。
白矮星是由已知宇宙中最致密的物质形式之一构成的——仅次于中子星和。
虽然典型的白矮星只比地球稍大,但它的质量与太阳大致相同。从这个角度来看,你可以大致拟合太阳内部有 1,300,000 个地球。
现在想象一下那颗极其致密的死亡恒星在自身引力的作用下崩溃了。我们正在谈论的亮度水平约为比太阳亮 50 亿倍。
由于每颗 1a 型超新星爆炸时的亮度大致相同,因此它们发出的光量可以用来指示它们与地球的距离,并且颜色的轻微变化也可以用来确定它们移动的速度。
当珀尔穆特、里斯和施密特测量了哈勃太空望远镜和一些大型地面望远镜记录的已知 1a 型超新星的所有数据时,他们发现了一些令人难以置信的奇怪现象。
正如瑞典皇家学院所解释的诺贝尔奖在斯德哥尔摩宣布的当天上午:
“在一个以物质为主的宇宙中,人们会期望重力最终会使膨胀减慢。想象一下,当两组科学家……发现膨胀并没有减慢,实际上是在加速时,你会感到多么惊讶。
通过比较远处超新星的亮度和附近超新星的亮度,科学家们发现远处超新星的亮度大约有 25% 太暗。他们离得太远了。宇宙正在加速。因此,这一发现对于宇宙学来说是基础性的,也是一个里程碑。这对未来几代科学家来说都是一个挑战。”
这一发现得到了单独收集的数据的支持,例如星系团和宇宙微波背景- 微弱的余辉。
而今年早些时候,NASA 和 ESA 科学家发现,宇宙的膨胀速度可能比最初想象的快 8% 左右。
无论如何,这一发现是一个坚实的发现(诺贝尔奖固体),但它提出了一个非常困难的问题——如果大爆炸喷入宇宙的所有物质的集体引力一直在减慢一切,那么它怎么会加速呢? ?
“宇宙中存在某种东西,它在物理上将空间分开的速度比重力将物体拉到一起的速度还要快。这种影响很小——只有当你观察遥远的星系时才会注意到——但它就在那里。它被称为- '黑暗的',因为没有人知道它是什么”。
自从科学家首次提出暗能量以来,没有人更接近于弄清楚它到底是什么。
但现在,一个国际物理学家团队对宇宙膨胀的加速提出了质疑,他们有一个更大的 1a 型超新星数据库来支持他们的观点。
研究小组表示,通过对迄今为止已识别的 740 颗 Ia 型超新星应用不同的分析模型,他们能够以前所未有的方式解释它们之间的细微差异。
他们表示,最初团队使用的统计技术过于简单化,并且基于 20 世纪 30 年代设计的模型,无法可靠地应用于不断增长的超新星数据集。
他们还提到不受暗能量的直接影响,因此仅充当“间接”证据类型。
“我们分析了 740 颗 Ia 型超新星的最新目录——比这一发现所依据的原始样本大 10 倍以上——并发现加速膨胀的证据最多就是物理学家所说的‘3 西格玛’,”首席研究员 Subir Sarkar 报告,来自牛津大学。
“这远远低于声称具有根本意义的发现所需的‘5西格玛’标准。”
萨卡和他的团队并没有找到支持宇宙加速膨胀的证据,而是表示宇宙似乎正在以恒定的速度膨胀。如果情况确实如此,那就意味着我们不需要暗能量来解释它。
“一个更复杂的理论框架解释了宇宙并不完全均匀,并且其物质含量可能不像理想气体这样的观察结果——标准宇宙学的两个关键假设——很可能能够解释所有的观察结果,而不需要暗物质活力,”他说。
现在,需要明确的是,这只是一项研究,而且这是一项重大且极具争议的主张,即诺贝尔奖获得者的发现从根本上来说是错误的。 (因为我不必告诉你诺贝尔奖并不是轻易颁发的。)
但结果的复制一切都是科学,如果我们有比五年前更大的数据集,我们应该用它来支持或纠正以前的发现。
现在的问题是萨卡的团队是否以最能反映科学的方式将他们的新统计模型应用于数据,这可能会促使很多物理学家找出哪个是正确的——加速宇宙还是恒定宇宙。
“当然,要让物理学界相信这一点,还需要做大量的工作,但我们的工作证明了标准宇宙学模型的一个关键支柱是相当不稳定的,”萨卡说。
“希望这将激发对宇宙学数据的更好分析,并激励理论家研究更细致的宇宙学模型。”
该研究发表于科学报告。