天文学家发现暗能量存在的新证据

8月7日,来自美国夏威夷大学天文研究所的天文学家们宣布,发现迄今为止最确切的暗能量存在证据。夏威夷大学的天文学家通过比较已知的星系数据库和宇宙微波背景图像,在宇宙大尺度结构（诸如超星系团、巨洞）中探测到了暗能量的存在痕迹。“我们现在能有效地捕捉暗能量的踪迹了,正是它扩张出了巨大的空洞和超星系团”,他们说。     

暗能量:天文学上的一道难题

一 宇宙微波背景辐射与暗能量 2003年7月23日,美国匹兹堡大学瑞安·斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组宣称,发现宇宙暗能量存在的证据。这个小组在研究中,借助了美国"威尔金森微波各向异性探测器"(WMAP)卫星的观测数据,这颗卫星主要用于对宇宙微波背景辐射的微小变化进行观测。宇宙微波背景辐射是"大爆炸"后的产物,其中的光子在宇宙中穿     

暗能量走开

众所周知：1998年,以珀尔马特（Saul Perlmutter）和施米特（Brian Schmidt）为首的两个小组对几十亿光年之遥的IA型超新星观测的结果发现这些超新星的亮度平均说来比理论预期值要暗20％或30％,从而认为宇宙在加速膨胀。对此,一些天文学家认为这是由于宇宙中存在着产生斥力的暗能量。但暗能量是什么？一种建议认为,暗能量就是爱因斯坦在用广义相对论说明宇宙时,     

是什么推动宇宙加速膨胀

对若干遥远星系中Ⅰa型超新星的观测,以及威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）提供的信息和星系斯隆数字巡天（SDSS）的结果都表明宇宙确实在加速膨胀。宇宙加速膨胀说明宇宙中存在着一种排斥力,这种力在星系尺度内并不重要,但在星系之间的环境下,它的作用就十分明显,大多数天文学家认为这种排斥力源于宇宙内存在着的暗能量。但暗能量究竟是什么？一种建议认为暗能量就是爱因斯坦在用广义相对论说明宇宙时,为使宇宙模型维持静止状态而引进的以宇宙学常数（cosmological constant）λ为标志的暗能量,λ与普遍存在于真空空间内的反引力有关,其主要特征是能量密度在宇宙长河的所有时期保持不变,是一个恒量;另一种建议是斯坦哈特（P.Steinhardt）等人提出的充斥在空间中的精质（quintessence）,这种形式的暗能量不是恒定不变的,因时间和空间而异,一些理论工作者建议修改引力学说来说明宇宙加速膨胀现象。美国费米实验室的宇宙学家科尔布（Rocky Kolb）则认为星系在空间分布的不均匀是导致宇宙加速膨胀的诱因。     

发现暗能量

一个国际天文学家小组借助哈勃空间望远镜的观测资料,设计的计算机模型发现了银河系附近才宙存在暗能量的证据。宇宙就像一个暗能量之海,数十亿个星系是漂浮在这个海洋上的岛屿。1929年美国天文学家哈勃证明星系彼此远离,支持大爆炸以来字宙一直在膨胀的理论。1998年,宇宙学家提出一种不寻常的,称为暗能量的力实际上在导致宇     

探测暗能量的新方法

美国的绿堤望远镜为天文学家探测宇宙的大尺度结构提供了一条新途径,并有望为暗能量的属性提供宝贵的线索。     

三十米巨眼 窥宇宙

天文学正处在一个黄金时期。在过去的半个世纪里,天文学家借助口径不断扩大、设计愈发精密的新一代望远镜和其他设备,做出了许多重大发现：类星体、黑洞、引力透镜弧、系外行星、伽玛射线暴、宇宙微波背景、暗物质和暗能量部位列其中。近二十年来,随着天文观测卫星和8—10米口径陆基望远镜的投入使用,我们对宇宙的认识又有了一幅新的图景：这是一个由我们还不甚了解的暗物质和神秘的真空能（即“暗能量”,其特征是能置密度不变）所主导的宇宙。随着认识的进步,全新的、也更加基础性的问题摆在了科学家面前。     

宇宙中真的存在暗能量吗

2000年,天文学期刊广为报导的观测宇宙学的两项重要发现是:对几十亿光年之远的Ia型超新星的观测得出宇宙在加速膨胀的结论(见本刊2000年第5期第25页的短文)和Boomerang对微波背景辐射的观测得出宇宙是平直的结论(见本刊2000年第6期第33页所载有关的宇宙信息)。这两项发现使许多天文学家和宇宙学家相信宇宙内存在着以宇宙学常数λ为标志的暗能量(Dark Energy)。真的如此吗?人们自然会关注后续报导,现在向读者介绍几则于下。     

暗能量的理论模型

自1998年超新星观测发现宇宙加速膨胀以来,暗能量问题已经成为当前天体物理和宇宙学研究中最重要的问题之一.此后关于宇宙微波背景辐射和大尺度结构的测量也进一步支持了1998年的发现.该文首先概述了宇宙学的起源,然后详细介绍了目前解释宇宙加速膨胀机制的三类模型,包括各模型提出的动机、存在的优缺点,以及当前的主要进展等.最后对暗能量模型作了总结和展望.     

喑能量的理论模型

自1998年超新星观测发现宇宙加速膨胀以来,暗能量问题已经成为当前天体物理和宇宙学研究中最重要的问题之一。此后关于宇宙微波背景辐射和大尺度结构的测量也进一步支持了1998年的发现。该文首先概述了宇宙学的起源,然后详细介绍了目前解释宇宙加速膨胀机制的三类模型,包括各模型提出的动机、存在的优缺点,以及当前的主要进展等。最后对暗能量模型作了总结和展望。     

宇宙信息

宇宙信息星系研究的新进展今天天文学家利用空间望远镜已经较为深入地考察了年龄在１００～１５０亿年的宇宙。虽然宇宙微波背景图提供了宇宙幼年时期的一幅模糊图象，然而天文学家对星系是在什么时候和怎样形成的仍感困惑。星系演化难题中的一个关键部分已经通过《哈勃深...     

宇宙学中你需要知道的五件事

宇宙学的目的是了解宇宙的起源和演化,单从这一点就能看出它的雄心勃勃。近一个世纪前,天文学家发现绝大多数的星系正在远离我们,并由此揭示出了一个让人惊骇的事实——我们的宇宙正在膨胀。几十年前,天文学家意识到,天空中充满了宇宙形成之后不久光子所发出的微弱射电波。几年前,专门用来探测这一宇宙微波背景的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）则又发现了强有力的证据,证明我们的宇宙在极早期经历过一个超高速膨胀的“暴涨”阶段。     

美国将发射探测器验证暗能量

计划在2008年发射的超新星加速探测器(Super-Nova Acceleration Probe,简称SNAP),已被美国能源部批准作为高科技优先开发的项目之一。该探测器将探测2000例超新星的亮度和距离,进一步验证佩尔穆特(S.Perlmutter)和菲利片科(A.V.Filippenko)两个小组在1998年对一些遥远星系中超新星测量所得结论:宇宙膨胀在加速,宇宙中存在着暗能量。宾夕法尼亚大学的天文学家蒂格马克(M.Tegmark)认为这一探索是未来10年内最重要的科研项目。     

字宙的早期温度探明

5月19日一个由印度天文学家领导的研究组宣布成功地测量出早期宇宙的温度,那时宇宙温度为零下264摄氏度,这比如今宇宙微波背景的零下270度略暖和一些。研究小组实际测量的是110亿光年之外一个类星体中一氧化碳的温度,他们测量了一氧化碳的波长,该波长受星系中气体温度的影响,而这些气体温度的加热则来自于宇宙微波背景辐射。     

天文——探索神秘宇宙的奇妙学科

一百年莉 一百年以前,我们对天文学的认识完全不能和今天相比。当时人们并不知道宇宙大爆炸、宇宙膨胀,也不知道宇宙的年龄、宇宙的尺度。正如宇宙微波背景辐射那样,当时人们对于宇宙膨胀和暗能量这些概念是完全想象不到的。我们对银河系外的星系知之甚少,对星系团和暗物质则完全不了解。而对于活动星系核、黑洞和喷流（图1）,我们也是一无所知。我们甚至都还没观测到中性氢或巨分子云（图2）。     

GALEX用紫外光窥探宇宙

GALEX：为确认宇宙暗能量立功 2011年五月间,国外多家媒体报道星系演化探测器（GALEX）协助证实暗能量的本质。一项为期5年、针对200000个星系的巡天观测计划,回溯了70亿年的宇宙时光,结果给出最好的独立证据之一,即暗能量正让宇宙加速膨胀。此次研究中采用的方法之一是测量宇宙中星系大尺度分布情况。新发现的完成得益于星系巡天观测使用了美国宇航局8年前发射的GALEX以及澳大利亚塞丁泉（Siding Spring）山的英一澳望远镜得出的数据。     

暗物质与暗能量新解

“热”光子使暗能量现身 现代天体物理学家认为,在宇宙成分中,暗能量约占73％;暗物质占23％;发光物质占0．4％（恒星和发光气体0．4％;辐射0．005％）：不可见的普通物质占3．7％（星系际气体3．6％;中微子0．1％;超重黑洞0.04％）。宇宙暗能量提供斥力,可解释宇宙加速膨胀（在已知物理中,只有万有引力,没有相应的斥力）;同时也能解释宇宙年龄困难。     

看到一个黑洞的边缘

天文学家通过轨道空间天文台观测到一个黑洞的边缘,令他们诧异的是什么也没有发现。他们原以为能看到一个几乎与黑洞表面邻接的物质盘,但实际上这个物质盘潜藏在20倍远的位置上。 与人们想象的相反,黑洞不一定是宇宙中最暗的天体。如果一颗     

发现宇宙早期有微波背景辐射

天文学家第一次证明,完全像大爆炸理论所预言的,过去存在宇宙微波背景辐射(CMBR),并有较高的温度。据认为CMBR是在宇宙诞生后大约300000年时产生的,当时的温度是3000℃。自那时以来,宇宙已膨胀了1000倍。由于辐射的波长延伸,如今它的温度已降到了-270℃。     

伽玛射线暴的层层迷团

几十年来,天文学家一直感到困惑的是,宇宙中不知道什么地方,突然像闪光灯一样亮了一下,又恢复了平静。当然,天文学家绝不会认为这是外星人在偷偷地向地球拍照,这是一次高能量的伽玛射线爆炸（见图1）。