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在20世纪末,世界面临着两种命运:它蕴含着的一切物质或许发生满足强的重力使其再次坍缩,或许至少世界胀大速度将减缓。不过从哈勃望远镜所探测到远方星系中的Ia型超新星来看,这些猜测都是不成立的;世界不光没有塌缩,反而在加快胀大。世界学家自此凭借了暗能量的概念来解说世界加快胀大的现象,可是暗能量的特性仍是现代世界学中的一大谜题。


现在咱们能够确认的便是:世界中存有很多的暗能量。科学家们从世界微波布景的丈量中发现,暗能量占有了世界能量密度的68%。



今期与前期的世界质能散布饼图,这是依据五年的WMAP总数据预算的

不管暗能量是什么,一定是它进入太空中发生的负压强导致了世界胀大。一种被称为为世界常数(用Λ标明)的拟定方式标明,暗能量的稳定能量密度是均匀地散布在整个世界中。此模型的命名学习了爱因斯坦开始涵括在他广义相对论方程中的一个项式。它本应抵消重力并到达静态,而不是使世界胀大。它被后人称为爱因斯坦“最大的过错”,由于这个项式自身并不能代表实践模型,不过或许世界常数只是代表太空能量,也便是量子理论中预测到所谓的真空能量。当世界的胀大发生了更多空间时,更多暗能量也就应运而生了 。



估量世界中物质和能量的散布

别的还有一个中心模型便是第五元素(精质),它是古代哲学中能够浸透大自然并构成天球的元素,也是最终极的元素。理论上来讲,第五元素是一种新式的能量场或太空流体,也能够解说为第五根本力。和世界常数不同 (正如其名所示,数值为稳定量),第五元素是动态的,跟着时刻而发生改变。它乃至能够在吸引力与排斥力间彼此转化。第五元素和其它暗能量的动态模型虽都是很美妙的想象,并且现在的观测尚无法证明暗能量会依据时刻发生改变,稳定状况方程式为w=-1,可是这些丈量仍存有很大差错。



以上这张图展现了自世界大爆炸以来胀大速率的改变。曲线弧度越小,胀大速率就越高。75亿年前,这条曲线发生了显着的改变,其时的天文学家们认为是一种奥秘的暗力使得物质以更快的速度飞离。

世界学家们也考虑过对咱们现有的重力理论进行修正,可是新理论不只需要对加快胀大做出解说,还要为其它重力间的彼此作用供给能与爱因斯坦的广义相对论的精确度相媲美的解说。


暗能量存在的详细观测依据

1998年,高红移超新星搜索队观测组宣布了Ia型超新星的观测数据,显现世界在加快胀大。随之,1999年,超新星世界学方案证明了该成果。该项作业于2011年获得诺贝尔物理学奖。



在星系邻近呈现的一颗Ia型超新星(左下角的亮点)

Ia型超新星可被视为丈量大规范长度的规范量天尺。这种超新星迸发时的肯定星等都相同,只需观测到他们的视星等,就能够测出它们到地球的间隔。而红移量又能表现退行速度。因而能够将距地球不同间隔的Ia型超新星的红移量与世界学方程的预言值进行比较。取定适宜的参数,ΛCDM模型模型比较契合观测。

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