暗能量变得更加诡异,以及宇宙为何可能以“大坍缩”告终
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KPNO/NOIRLab 一架高耸的白色圆顶望远镜矗立在岩石山坡上,头顶是万里无云的夜空。在它旁边,银河宛如一条明亮的垂直光河,点缀着密集的星云和暗淡的尘埃带,从画面底部一直延伸到顶部。前景大部分处于阴影中,只有几棵深色的树木在地平线附近微弱的绿色光晕映衬下勾勒出轮廓。
亚利桑那州沙漠中一架孤零零的望远镜追踪着数百万个遥远的星系,以确定宇宙的最终命运。

最近有证据表明,一种被称为暗能量的神秘力量可能正在发生变化,这种变化挑战了我们目前对时间和空间的理解,由此引发了越来越多的争议。

韩国一个研究团队的分析表明,宇宙可能不会继续膨胀,而是星系会因引力而被拉回一起,最终导致天文学家所说的“大坍缩”。

参与这项研究的科学家们认为,他们可能即将取得近几十年来天文学领域最伟大的发现之一。

其他天文学家对这些发现提出了质疑,但这些批评者未能完全驳斥韩国团队的说法。

美国宇航局/欧洲航天局 这张图片展现了一片漆黑的夜空,上面点缀着成千上万个彩色的小点:每一个小点都是一个遥远的星系,而非一颗恒星。这些星系形状各异,色彩斑斓,从细小的蓝色光斑到较大的金色螺旋星系,再到模糊的红色斑点,均匀地散布在画面中。画面中没有前景或地平线,只有一片深邃无垠的宇宙景象,其中充满了各种各样的星系。
这些是哈勃太空望远镜拍摄的数千个星系。暗能量正以越来越快的速度将它们推向分离。

什么是暗能量?

天文学家此前认为,宇宙的膨胀始于大约 138 亿年前的大爆炸,由于引力的作用,膨胀速度应该会逐渐减慢。

1998年,人们发现了暗能量的证据,认为它是一种加速宇宙膨胀的力量。对被称为超新星的明亮爆炸恒星的研究表明,遥远的星系并没有减速,反而彼此加速远离。

一些理论认为,这种不断加速的宇宙首先可能会将恒星拉得非常远,以至于夜空中几乎什么都看不见;更令人震惊的是,它最终甚至可能在一次“大撕裂”中将原子本身撕裂。

这场争议始于 3 月份,当时亚利桑那州沙漠中一台名为暗能量光谱仪 (Desi) 的望远镜上的仪器给出了意想不到的结果。

Desi的建造目的是为了探索暗能量的更多奥秘。它以极其精细的细节追踪了数百万个星系的加速运动,但天文学家们并没有预料到它会产生这样的结果。

参与 Desi 项目的伦敦大学学院 Ofer Lahav 教授表示,数据显示星系的加速运动随时间发生了变化,这与标准观点不符。

“如今,暗能量时而上升时而下降,我们又需要一种新的机制。这可能会对整个物理学产生巨大影响,”他说道。

随后在 11 月,英国皇家天文学会 (RAS) 发表了韩国一个团队的研究成果,该研究似乎支持了这样一种观点:暗能量的怪异之处远比我们想象的还要怪异。

首尔延世大学的李永旭教授及其团队重新研究了27年前首次揭示暗能量的那类超新星数据。他们没有将这些恒星爆炸视为具有单一标准亮度,而是根据它们所属星系的年龄进行了调整,从而计算出超新星的真实亮度。

这一调整表明,暗能量不仅随着时间的推移而发生了变化,而且令人震惊的是,这种加速变化的速度正在减慢。

李教授向BBC新闻明确表示:“宇宙的命运将会发生改变。”

“如果暗能量并非恒定不变,而是正在减弱,这将彻底改变现代宇宙学的范式。”

如果正如李教授的研究结果表明的那样,将星系彼此推开的力——暗能量——正在减弱,那么一种可能性是,它变得如此之弱,以至于引力开始将星系拉到一起。

“与其说是以大撕裂结束,不如说是以大崩塌结束,现在这种情况是有可能发生的。”

李教授说:“哪种结果会胜出,取决于暗能量的真正本质,而对此我们仍然一无所知。”

李教授的研究成果已经过同行专家的检验,并发表在英国皇家天文学会的一份权威期刊上。但他的论断并没有得到该领域许多资深天文学家的认可,例如剑桥大学天文研究所的乔治·埃夫斯塔修教授。

“我认为这只是反映了超新星爆发的复杂细节,”他说。“与年龄的相关性并不强,所以我认为进行‘修正’是危险的。在我看来,这种修正效果并不明显。”

主流观点认为,宇宙仍在加速膨胀,而暗能量几乎保持不变。

但李教授强烈反驳了这些批评。

“我们的数据基于300个星系。统计显著性纯属偶然的概率大约只有万亿分之一。因此,我强烈认为我们的研究已经非常、非常重要了。”

照片由玛丽莲·萨金特/伯克利实验室拍摄,展现了一个巨大的金属穹顶内部,弧形的银色面板高高耸立,宛如一个巨大的钢壳。穹顶中央矗立着一个巨大的蓝白相间的望远镜支架,形状像一个厚实的环,上方是一个高大的开放式框架,用于支撑主镜和各种仪器。走道、栏杆和梯子依附在穹顶结构上,一台橙色的架空起重机悬挂在天花板附近,营造出一种工业化的、如同大教堂般的氛围。
宇宙的殿堂:这台望远镜内部的仪器可以同时追踪5000个星系的运动。

自韩国公布结果以来,有两个团队重新评估了一些超新星的亮度。他们参考了一项早期研究,该研究曾为3月份引发轩然大波的德西(Desi)研究结果提供数据支持。他们这样做是为了再次验证3月份的研究结果,因为关于暗能量正在发生变化的说法极具争议。

两队都略微收回了最初的暗示,但即使经过广泛的审查,这些暗示仍然没有消失。

因此,关于宇宙是否在温柔地向我们低语它的真实本质,还是天文学家在追逐天上的幽灵,将会继续存在激烈的、有时甚至是充满争议的辩论。

关于这一主题,已有数百篇科学论文发表,天文学家们对于最佳解释的看法也莫衷一是。英国皇家天文学会副会长罗伯特·马西教授认为,这并非坏事。

“谁不想知道宇宙将如何终结,又是如何开始的呢?”他说道。“无论从宗教角度还是科学角度来看,人类一直都对这个问题很感兴趣。”

“能够思考,好吧,这就是数十亿年后事物最终的结局,那岂不是非同寻常吗?”

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