参考消息网3月22日报道 据美国今日宇宙网站近日报道，截至20世纪20年代，天文学家了解到，就像爱因斯坦的广义相对论所预言的那样，宇宙在膨胀。这在天体物理学家中引发了争论，其中一些人认为，宇宙始于大爆炸；另一些人认为，宇宙处于一个稳态。到20世纪60年代，对宇宙微波背景（CMB）进行的首次测量表明，前者的可能性最高。到20世纪90年代，由哈勃空间望远镜拍摄的小区域天空图像“哈勃深空”提供了人类有史以来拍摄到的宇宙最深处的图像，揭示了诞生于宇宙大爆炸后数亿年的星系。
随着时间的推移，这些发现带来了一个令人震惊的认识：随着时间的变化，宇宙膨胀的速度（被称为哈勃常数）并不是恒定的。这催生了暗能量理论。暗能量是一种无形的力量，可以抵消引力，使宇宙加速膨胀。由美国夏威夷大学牵头成立的一个国际研究团队在一系列论文中说，古老和休眠星系中黑洞的增长速度超出了预期。他们声称，这构成了黑洞可能是暗能量来源的首个证据。
组成该研究团队的天文学家和天体物理学家来自夏威夷大学、美国国家射电天文台（NRAO）、卡弗里宇宙物理研究所、恩里科·费米研究所、米切尔基础物理和天文学研究所、欧洲南方天文台（ESO）、荷兰太空研究所（SRON）、葡萄牙天体物体学与太空科学研究所（IA）以及多所大学。他们在《天文学杂志》和《天文学杂志通讯》上发表了两篇论文，描述了自己的发现。
催生奇异理论
根据最被广泛接受的宇宙模型，暗能量约占宇宙所含质能的68%。这一理论为爱因斯坦提出但后来又否决的一个想法注入了活力。这个想法就是，存在一个“宇宙常数”，它会“抑制”引力，防止宇宙自我坍缩。这股力量和暗物质（占宇宙所含质能的26.8%）是当今最被广泛接受的宇宙学模型——Λ-冷暗物质（LCDM）模型——的组成部分。
关于暗能量的主要理论是：时空中有一种特殊类型的能量（被称为真空能量），它在推动宇宙加速膨胀。不过，这种理论存在一些问题，包括没有直接证据可以证明这种神秘能量的存在。此外，虽然这种真空能量与量子力学是一致的，但所有利用量子场理论来计算它的尝试均没有获得成功。除此之外，还有一个问题是：这种能量是如何与宇宙中的超大质量黑洞重合的？
到上世纪70年代，天文学家已经确定，位于银河系中心的持续射电源（人马座A*）是一个质量为太阳400万倍的黑洞。进一步的观测表明，在大多数大质量星系的核心区域都有超大质量黑洞，这是活动星系核（AGN）或类星体存在的原因。超大质量黑洞有着极强的引力，会导致周围的物质坠入其中，形成吸积盘和高强度的相对论性喷流。在这些喷流中，物质被加速到接近光速，并在这个过程中释放出大量辐射。
这些猛犸象般的超大质量黑洞出现在大多数大质量星系的中心，需要极其强大的力量来抵消它们，特别是在涉及理论上存在于其核心的奇点时，因为在那里，物理学定律被打破，变得无法区分。这催生了一种被称为“宇宙学耦合”的奇异理论。该理论认为，超大质量黑洞可能拥有庞大的真空能量，且它们正是宇宙膨胀的原因。
重新定义宇宙
邓肯·法拉是夏威夷大学马诺分校的天文学家，拥有帝国理工学院博士学位。由他率领的研究团队在论文中报告了能证明以下这一点的首个观测证据：黑洞增加质量的方式与它们含有真空能量的方式一致。虽然天体物理学家一直在寻找一个解决暗能量和黑洞问题的理论方案，但该研究团队的发现据称构成了证明黑洞是暗能量来源的首个观测证据。如果情况属实，这一发现相当于消除了在黑洞中心形成奇点的必要性，进而解决了长期存在的争论。这也意味着，无需更多东西（无需新的力或修改引力理论），我们的宇宙学模型就有意义。英国RAL太空研究实验室的研究员克里斯·皮尔逊博士和帝国理工学院物理系的戴夫·克莱门茨博士是上述研究论文的共同作者。RAL太空研究实验室受英国科技设备委员会监管。
皮尔逊在RAL太空研究实验室发布的一篇新闻稿中说：“如果这个理论成立的话，那将使宇宙学研究发生翻天覆地的变化，因为我们终于找到了让宇宙学家和理论物理学家困惑20多年的暗能量起源问题的解答。这真是一个令人惊讶的结果。一开始，我们想研究黑洞是如何随着时间的推移而增长的，现在我们或许为宇宙学最大的问题之一找到了答案。”
研究团队通过研究位于巨型椭圆星系中心的超大质量黑洞的进化史得出了这一结论。这些星系是宇宙中形成时间较早的一类“早期星系”，它们后来不再形成恒星（所以又名休眠星系）。几十年来的观测表明，黑洞可以通过两种方式增加质量：通过吸积物质或与其他黑洞合并。研究人员在第一篇论文中指出，他们研究了红移值小于2的巨型椭圆星系（这些星系出现在90亿年前）。
这些休眠星系几乎没有剩下什么物质来让其内的超大质量黑洞增长。这意味着，上述两种机制无法解释黑洞为何会进一步增长。然后，研究团队把这些椭圆星系的观测结果与大约66亿年前形成的本地星系进行比较。观测数据显示，后者的超大质量黑洞的质量是90亿年前的7到20倍，比根据吸积或合并机制预测的要大得多。
在第二篇论文中，研究团队进一步阐述称，他们对处于不同演化阶段（大约72亿年前）的相关星系群进行了测量，结果显示，超大质量黑洞的质量与宇宙的大小之间存在类似的关联。这构成了“宇宙学耦合”的首个证据，表明宇宙膨胀与超大质量黑洞的增长有关。如果进一步的观测结果能证明这一点，它实际上会重新定义我们对宇宙和黑洞本质的看法。正如法拉总结的那样：“有证据表明，黑洞的典型解释并不适用于很长、很长的时间尺度。我们首次提出了暗能量的天体物理学来源。不过，这并不意味着其他人没有就暗能量的来源提出理论，但这是第一篇我们没有给宇宙添加任何新东西作为暗能量来源的观测性论文：爱因斯坦引力论中的黑洞就是暗能量。”
尚需更多研究
自然，这些说法遭到了天文界和天体物理学界的一些质疑。论文作者们声称，他们的观测结果构成了“宇宙学耦合”的证据，这一说法因把相关性与因果关系混为一谈而格外受到质疑。天体物理学家、作家、美国《福布斯》双周刊资深撰稿人伊桑·西格尔在近期的专栏中谈到了这个问题。西格尔在考察法拉等人的研究后指出，论文作者们是基于一个重大假设得出结论的。
这个假设是：“在一个星系内，中央黑洞的质量和恒星的质量之间存在一种普遍的关联，它会随着宇宙时间的推移而发生变化，但在任何特定时间，它应该具有普遍性。”根据这一点，该研究团队比较了他们选择用作样本数据的超大质量黑洞，以确定是否存在一个数值不变的“耦合参数”（用K表示）。最终，该团队以99.8%的置信度确定K具有非零值。虽然这一结论表面上令人信服，但它说到底是一种假定的关系。
西格尔得出的结论是：“论文作者们假设存在一种不存在的耦合，并将黑洞与恒星质量比的变化归因于耦合，而实际发生的情况是，这些星系和它们的黑洞正在演变。由于我们仅以时间‘快照’的方式来测量每个星系，我们无从知晓任一天体是如何演变的。论文作者们正是用这种方法来欺骗自己，进而欺骗任何相信他们的人。”
人们常说：“超凡的主张需要有超凡的证据来证明。”要让大家认为证据靠得住，最重要的条件之一是，相关研究结果能够被反复验证。换句话说，你必须一次又一次地证明这个结果——最好使用不同的方法来证明。论文作者们也承认这一点，并希望重复的观测活动能证明他们的观点。但就目前而言，他们提出的观点仍然别具一格，且考虑到其影响，需要进一步开展研究。