这个ΛCDM模型被称为宇宙标准模型。
这是目前我们得到的最为成功的一个描述宇宙的理论。
Λ代表的是暗能量;CDM代表的是冷暗物质。
也就是暗能量冷暗物质宇宙标注模型。
这个模型告诉我们,宇宙总共由三个部分组成,即暗能量、暗物质以及普通物质。
它们在如今宇宙中的比例大概就是这个比例。
普通物质呢,就是由已知的基本粒子组成的可观测物质,像你我他行星还有恒星这些了。
而暗能量和暗物质是我们无法看到的东西。
暗能量被认为造成宇宙加速膨胀的一种未知能量。
而暗物质则是一种和普通物质几乎没有电磁相互作用,但引力却很明显的一种物质。
上世纪天文学家就是观测星系的旋转曲线时,发现了星系除过可以看到的,像恒星气体尘埃这些可见物质外,还存在一种看不见的物质提供了额外的引力,它使得星系快速的旋转而没有飞崩离析。
这些看不见的物质就被天文学家称为了暗物质。
它是什么呢?
我们不知道,反正不是已知的基本粒子中的成员,不过它的运行速度应该很慢。
所以天文学家称它为冷暗物质。
这些就是目前ΛCDM模型告诉我们的宇宙。
虽然不能说它百分之百准确,但却是目前最符合观测的一个理论。
但是在最近一项新的研究中,有一组天文学家对这个模型提出了挑战。
他们最新的研究结果显示:我们对暗能量的认识似乎从一开始就错了,暗能量可能根本就不存在。
大家好,我是腾宝,这期我们就来谈谈这个新研究。
我们先来说说为什么会提出暗能量这个说法。
在上世纪二三十年代的时候,天文学家在观测星系的光谱时发现了一个奇怪的现象,就是观测到的星系的光谱几乎都存在红移。
红移说明什么呢?
说明它们似乎正在远离我们。
这让天文学家意识到了一个问题:我们所在的宇宙似乎并不是静态的宇宙,而是动态不断变化的宇宙!
它在怎么变化呢?
它正在不断的膨胀。
这个发现在当时可以说是惊世骇俗。
因为在那个时候,人们对宇宙的理解普遍是认为它是静态永恒不变的。
比如爱因斯坦在1917年的时候,曾根据引力场方程分析宇宙,计算出宇宙正在动态变化,要么膨胀要么收缩。
但固有的静态宇宙思维让他不得不引入了一个参数Λ以来抵消这种作用,从而保持静态宇宙的结果。
这个Λ就是刚开始我们看到的暗能量的符号,它在爱因斯坦的场方程中被称为宇宙常数。
那么在发现宇宙膨胀的事实后,人们对宇宙就不再是永恒不变的思维了,我们对它有了新的认识:它在不断的膨胀。
但如果宇宙在膨胀的话,这就说明它之前应该比现在小,所有的物质之前应该比现在靠的更近。而在某个时刻它们或许是挤在一起的。
这个想法引出了之后的宇宙起源理论--宇宙大爆炸理论。
而宇宙若真是来自最初的大爆炸,那随着时间的推移以及引力的作用,宇宙的膨胀应该越来越慢。
人们之前也是这么认为,所以也给爱因斯坦的宇宙常数Λ取值为零,以来迎合缓慢的膨胀。
但在1998年的时候,天文学家发现宇宙的膨胀并不是这样。
1998年为了确认宇宙正在发生着什么,它的膨胀在减慢还是不变这些问题了,天文学家启动了一个名叫超新星宇宙学的计划。
这个计划是根据一种被叫做Ia型的超新星来观测。
Ia型超新星就是白矮星的爆炸,它爆炸时的亮度很亮且规律,所以常被天文学家当作标准烛光。
他们根据Ia超新星观测后发现,观测到的超新星明显要比理论预测的要暗。
也就是说,超新星实际的距离比预测的更远了,远了大概10%-15%。
这表明它们退行的速度比认为的快了一些。
天文学家对此也做了一个拟合。
若,宇宙常数取正值,或者依照宇宙膨胀加速计算的话,得到的值才能和观测相匹配。
所以宇宙如今在发生着什么呢?
我们得到的答案是:它似乎正在加速膨胀,而并非我们想的减速。
但这样的话,我们就不得不面临一个问题:它为什么会加速?或者说是什么给了它对抗时间和引力的动力,让它有了加速的趋势?
为了应对这个问题呢,天文学家提出了暗能量的假设。
他们认为宇宙可能存在一种未知的能量,它均匀的遍布整个宇宙,具有负压性质可产生相反与引力的力,也就是排斥力,使得宇宙加速膨胀。
暗能量就这样被提出了。
那这次的研究是怎么回事?
为什么又说暗能量可能并不存在。
前面我们在讲提出暗能量时,天文学家观测发现遥远的Ia型超新星的距离要比预测的更远,所以认为是宇宙加速膨胀了。
不过这组研究人员却认为,这样的现象并不是宇宙加速膨胀,而是我们对距离以及时空认识的不足。
加速只是错误感知的一种假象。
他们认为呢,我们所在的宇宙质量和能量这些了并不是均匀的分布。
ΛCDM模型宇宙标准模型倡导的是宇宙是均匀的分布。
当然这说的是大尺度上,虽然小尺度有密度落差就像微波背景辐射显示的这样。
但这些落差并不会影响大尺度的观测值,这个也被称为目前的宇宙学原理,就是不管在哪观测宇宙,它都是这个样,没有哪个地方特殊到可以观测到与我们不同的宇宙。
但这次的研究倡导的是非均匀宇宙学。
非均匀宇宙学认为,小尺度这些星系、星系团以及超星系团的聚集,它们的引力不可忽略,它们对宇宙空间的影响足够可以改变我们对宇宙的看法。
比如宇宙加速膨胀这个看法。
根据爱因斯坦的理论,引力可改变时空结构,那么星系聚集的地方引力就会很大,而宇宙空间什么都没有,也就是空洞的地方引力就会很小。
这样它们的时空结构是不一样的,引力大的地方时间流速会很慢,而引力小的空洞地区时间流速就会很快。
所以我们认为的宇宙加速膨胀可能就是这种时空变化带来的一种假象。
而非需要引进暗能量这个说法。
这个模型被称为时间景观模型。
这是由大卫-威尔特于2007年提出。
这次他和他的研究团队对超新星的样本进行分析,其分析结果支持他这个模型而不是ΛCDM模型。
研究结果于2024年12月19日发表于皇家天文学家期刊上。
所以,如果真是这样的话,那我们理解的宇宙可能就要真的改变了。