在修改后的宇宙膨胀模型下对 1a 型超新星进行了重新审视,研究人员认为可能不需要毕竟。
虽然目前人们一致认为太空结构正在以越来越快的速度拉伸,但这项新研究表明,通过替换一些假设,我们关于遥远恒星的数据同样完全吻合,不需要神秘的、无法解释的力量。
新西兰坎特伯雷大学的研究人员参与了一场争论,即如何最好地解释现在著名的宇宙膨胀特征,该特征是在遥远物体投射的光谱中发现的,这些特征被称为“宇宙膨胀”。1a型超新星。
这些类型的恒星爆炸是清晰可辨的,并且通常被认为具有相似的峰值光度,使它们成为天体物理学家测量太空中极端距离的理想地标。
根据哈勃等望远镜观察到的超新星颜色的细微差异,远处的超新星似乎比离我们较近的超新星移动得慢一些。
由于更远的物体是过去事件的虚拟快照,因此可以合理地得出宇宙膨胀速度正在加快的结论。
为了使空间膨胀的速度快于其中物质在重力作用下聚集在一起的速度,必须有某种东西在推动它。
在没有任何明显的候选者的情况下,物理学家使用占位符术语“暗能量'。如果它存在,它将占可观测宇宙能量的 68% 左右。
这并不是一个可靠的答案,但在更好的理论出现之前,暗能量比“所有使宇宙膨胀得更快的东西”更容易说出来。
尽管存在了近二十年,加速的宇宙及其神秘的原因仍然经常出现踢了一脚。
有充分的理由——为了使这个故事有意义,我们必须接受许多假设。
例如,我们在太空中的位置相对于其他巨大的结构可能会影响空间的形状,这反过来又可能会影响光线穿过空间的方式。
我们还假设 1a 型超新星确实是很好的宇宙尺度,可能有一些例外。
在大多数情况下,这些假设比任何替代方案都更有意义,并且不太可能迫使人们对基本想法进行任何彻底的重新思考。
但有一个假设可能会使对暗能量的整个需求变得多余,并且与一个世纪前的数学知识有关,称为“暗能量”。弗里德曼方程。
这个方程输入称为弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克(FLRW) 空间模型,描述空间相对于。
这种空间模型被假设为像一块巨大的橡胶板,连接在一起并且几乎各处相同。
当然,宇宙不仅仅是一块巨大的橡胶板;它也是一块巨大的橡胶板。如果说有什么不同的话,那就是它更像是一块巨大的橡胶板,上面点缀着沙子、弹珠和保龄球,用宇宙学术语来说,它被称为“Lambda Cold”(ΛCDM)模型。
过去 20 年来,大多数关于宇宙形状变化的争论都集中在这些保龄球会对空间膨胀产生什么样的影响。
但坎特伯雷大学的 David Wiltshire 想知道如果我们挑战潜在的 FLRW 模型本身会发生什么。
“过去的争论忽略了一个要点;如果暗能量不存在,那么可能的替代方案是平均膨胀定律不遵循弗里德曼方程,”威尔特郡说。
威尔特郡和他的同事们并没有权衡我们是否应该将宇宙建模为一张空纸或充满物质的宇宙,而是想知道如果我们使用一个名为“宇宙”的模型会发生什么。时间景观宇宙学。
在这种情况下,时间和距离是根据星系和空洞之间不同位置的曲率来校准的。这意味着,谈论整个宇宙的独特年龄是没有意义的。
重要的是,时景宇宙学不需要暗能量,因为拉伸光的差异不是宇宙加速的结果,而是我们校准时间和距离的人为因素。
研究小组将时间景观模型应用于超新星的大型数据集,发现它与光波和光度的变化相匹配,这与宇宙学家目前青睐的ΛCDM模型没有什么区别。
所有这些都不应该被解释为呼吁收拾商店并将暗能量放入文件柜。
一方面,需要有更多的证据来说服该领域放弃一种模型而转向另一种模型,特别是考虑到除了暗能量问题之外还有更多的利害关系。
但对比模型可以是确保现有假设合理、结论无懈可击的好方法,同时突出可能导致改进解决方案的弱点。
暗能量不会很快消失。然而,时间在流逝,总有一天我们会更好地了解它的阴影下隐藏着什么(如果有的话)。
这项研究发表在英国皇家天文学会每月通知。