宇宙大发现 “暗能量”是宇宙膨胀证据(图)

美国哈佛史密森尼天文物理学中心的研究团队，最近利用第二代宇宙星系外偏振背景成像望远镜（BICEP2，小图左及中）找到了宇宙膨胀的直接证据“初始重力波”（小图右）。（合成图片／材料取自AFP及史密森尼天文物理学中心）

美国哈佛─史密森尼天文物理学中心的研究团队，最近找到了宇宙膨胀（inflation，或称暴胀）的直接证据“初始重力波”或称为“暗能量”，这是二十五年来宇宙探索最重大发现，重要性足以摘下诺贝尔奖。

爱因斯坦广义相对论被证实

3月17日哈佛大学史密森尼天体物理学中心宣布，在宇宙微波背景辐射中观测到B模式偏振，证实重力波的存在。重力波是宇宙膨胀时以光速往外扩散、扭曲时空的微弱波动，被视为宇宙大爆炸的“回音”。美国物理学家卡米翁可斯基(未参与研究)也认为这是宇宙暴胀的确切证据。物理学家爱因斯坦早在1916年发表的广义相对论中就提出了重力波的存在，直到现在才被直接证实。

而这次美国团队之所以能有重大突破，关键就在研究中所使用的侦测器，是来自台湾的科学家郭兆林独家设计。该研究团队利用位于南极的第二代宇宙星系外偏振背景成像望远镜（BICEP2），观测宇宙大爆炸“余晖”、弥漫整个宇宙的宇宙微波背景辐射，经过三年观测分析，从中找到重力波留下的独特波纹：Ｂ模型偏振，证实重力波的存在。

科学家称，宇宙加速膨胀需要一种反引力能量的推动，这种能量也称为“暗能量”。暗能量均匀地分布在宇宙中，除了提供反引力，和物质没有任何作用。最新的观测表明，宇宙中暗能量占宇宙总能量的73%，暗物质占23%，常规物质只占4%。

科学家推测暗能量占宇宙总能量的73%，暗物质占23%，常规物质只占4%。(NASA)

虽然，目前关于暗能量的理论有不同的说法，不过科学家们相信，暗能量或许左右着宇宙的未来。如果宇宙按照现在这样加速膨胀下去，最后暗能量的斥力会撕裂星系、星体，甚至原子和原子核，那么处于近邻超级星系团之外的星系最终会远离我们而去。

宇宙大爆炸理论

1929年，爱德文‧哈勃（Edwin Hubble）发现，从遥远星球来的光谱普遍向长波方向偏移，即发生“红移”。星球越远，红移越大，而这种现象合理的解释就是宇宙正在膨胀。那么过去的宇宙就要比现在的小，而在过去某个时刻可能整个宇宙仅仅是一个点。这个点就是现在科学家们认为的宇宙的开始，或者叫“宇宙大爆炸”。到了1963年，阿诺‧彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特‧威尔森（Robert Wilson）发现了“宇宙大爆炸”留下的微波背景辐射，宇宙大爆炸理论才逐渐被科学界所接受。

大爆炸示意图。(NASA)

早期宇宙的微波辐射图像。(NASA)

过去，天文学家曾经认为，因为引力的作用，宇宙膨胀的速度都应该是越来越慢。但1998年天文学家惊讶地发现，宇宙膨胀不是越来越慢了，而是越来越快了。而这个证据是来自对一类称为Ia类超新星爆发的研究。

Ia类超新星是由一个白矮星和一个正常星体组成的双星系统。当白矮星的质量达到临界质量时，就会发生热核爆炸。而这类超新星爆发具有相同的亮度。因此从Ia类超新星爆发的亮度就可以算出超新星爆发的距离和发生的时间。另外，因为宇宙膨胀，从超新星爆发发出的光谱到达地球时发生了红移。通过测量这种红移，天文学家可以知道，发生超新星爆发以来宇宙膨胀了多少，并推算出宇宙膨胀的历史。

新的宇宙起源理论

近年来，关于宇宙产生的大爆炸理论，也开始受到很多科学家的挑战，2006年BBC等媒体报导，美国和英国的科学家组成的联合研究组最近提出了新的宇宙起源理论。认为，在我们生活的宇宙产生之前已经有宇宙存在，目前的宇宙也将被未来的新宇宙取代，而现在这个宇宙远比已知的还要古老。甚至推测，现在也许有个“暗物质”宇宙与我们的现实宇宙同时存在，但是我们却无法触及。