科學家發現宇宙加速膨脹確切證據(組圖)

2010-03-31 16:23

本圖顯示了宇宙場內全部物質分布狀況的平滑重塑結構。利用「哈勃」太空望遠鏡 和地基望遠鏡的觀測數據，天文學家根據弱重力透鏡失真效應對背景星系形狀的影響推測出宇宙物質分布情況。

結合分布於地球周圍近50萬個星系的重力透鏡數據，研究人員繪製了宇宙大部分 暗物質的3D地圖。

　　這些變形星系都是由「哈勃」太空望遠鏡所觀測到的。宇宙擴張的加速理論還證實了愛因斯坦的廣義相對論。

利用「哈勃」太空望遠鏡所拍攝的557張宇宙照片，科學家們得以對超過44.6萬個星系進行了全面而細緻的研究。這項研究最終證實了科學家們長期以來的想法，即一種被稱為暗能量的神秘力量不僅僅在驅動宇宙的擴張，而且以更快的速度擴張。英國愛丁堡大學科學家帕特里克-西蒙是研究論文的聯合作者之一。西蒙在一份聲明中表示，「這項研究工作所涉及的星系絕對數量是前所未有的。但是，更重要的是我們從這些空前龐大的數據集中獲取了關於宇宙不可見結構大量有價值的信息。」

長期以來，天文學家一直都知道宇宙仍在不斷地擴張。根據自1929年以來的觀測數據，天文學家的這種觀點從未發生變化。1929年，著名天文學家埃德溫-哈勃測量了許多星系的宇宙速度，他發現那些被測量的星系都在宇宙中加速遠離我們。

1998年，兩個天文學家小組宣稱，宇宙不僅僅正在擴張，而且還在不斷加速。研究人員認為，一個星系距離地球越遠，它遠離地球的速度事實上越快。該理論堅信，最終這些星系的距離會達到足夠的遠，導致一個星系所發出的光將無法達到另一個星系。此外，星系間的觀測和通信也將成為不可能之事。只有本地的星系群才有可能組合在一起，但從長期來看，這種組合的前景也存在不確定性。

曾經有天文學家提出這樣一個更可怕的想法，那就是宇宙擴張的失控將可能會導致宇宙最終大解體。宇宙大解體可能發生在從現在開始算起的大約300億年之後。屆時，甚至每一個星系中的每一顆恆星都將粉身碎骨，而所有行星也將灰飛湮滅。而且，所有原子也將無法組合在一起。

在最新研究中，天文學家們利用一種所謂的「弱重力透鏡」效應在宇宙範圍測量物質的分布情況。他們還利用地基望遠鏡對「哈勃」太空望遠鏡所觀測到 的19.4萬個星系的距離進行了測量。他們的詳細研究成果發表於即將出版的最新一期《天文與天體物理學》雜誌上。

天文學家還根據最新觀測數據發現了宇宙中物質是如何在重力作用下組合在一起的以及如何在暗能量的作用下分離的線索。研究論文聯合作者之一、德國波恩大學本杰明-約奇米介紹說，「暗能量從兩個方面影響我們的測量。第一，當它存在時，星系族會增長得更加緩慢。第二，它改變了宇宙的擴張方式，導致更遙遠星系效果更強烈的透鏡效應。我們的分析和測量方法對這兩點影響都非常敏感。」

研究人員認為，這項研究成果還有兩點好處。首先，宇宙擴張的加速論斷證實了愛因斯坦的廣義相對論。其次，該成果還有助於繪製更清晰的宇宙地圖， 可以幫助科學家弄清楚星系是如何在宇宙中分布的。

論文的另一位聯合作者、來自美國哈佛大學的科學家威廉姆-哈伊解釋說，「此前，大多數研究都在二維條件下完成的，就好比進行一次胸部X光檢查。但是，我們的研究類似於利用CT掃瞄技術對骨骼進行三維再造。在此基礎上，我們可以看到從宇宙幼年時期到現在成長過程中的暗物質的‘骨骼’。」