宇宙加速膨胀

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ΛCDM模型,加速扩张的宇宙。

宇宙加速膨胀(英语:Accelerating expansion of the universe)是宇宙的膨胀速度越来越快的现象。以天文学术语来说,就是宇宙标度因子 的二次导数是正值,[1]这意味着星系远离地球的速度,随着时间演进,应该会持续地增快。这速度是哈勃定律里所提到的退行速度。于1998年观测Ia超新星得到的数据,提示宇宙的膨胀速度正在加快。[2][3][4]物理学者索尔·珀尔马特布莱恩·施密特亚当·里斯“透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀”,因此,共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖[5][6]

证实

在过去数年中,从各方面独立观测得到的结果,证实了宇宙加速膨胀的正确性,这包括宇宙微波背景辐射可观测宇宙大尺度结构[7]宇宙的年龄[8]、对于超新星更精确的观测量[9][10]星系团galaxy cluster)的X射线性质。

密度减低

假若现在宇宙正在膨胀,则其密度必定也正在减低,因为物质与物质之间的空间正在加大。假若继续加速膨胀,则最终除人类自己所处的室女座超星系团之外,所有其它星系团都会极端红移、加速远离,侦测它们会变得更加困难,遥远的宇宙也会变得越加黑暗。

解释模型

现在,天文学者已研究出很多解释宇宙加速膨胀的模型,这包括某种形式的暗能量宇宙常数第五元素暗流体dark fluid)、幻能量phantom energy)。暗能量具有负压强,相当均匀地分布于空间。这是暗能量所具有最重要的性质之一。

发散扩张

根据宇宙论假说大撕裂幻能量会造成以指数函数增加的发散扩张,战胜本域星系团的重力,将室女座超星系团彻底撕裂,然后会撕裂银河系、太阳系、最后甚至小小原子。对于宇宙膨胀加速度的测量是决定宇宙的终极命运的关键。但是,这重要发现可能在短期内不会达成。

暗能量主控

随着宇宙膨胀,暗物质密度会比暗能量的密度减低更快。最终结果是暗能量会成为主控因素。更确切地说,假设宇宙体积加倍,则暗物质密度会减半,但暗能量密度大致保持不变(假若暗能量是宇宙常数,则暗能量会保持不变)。在宇宙常数模型里,暗能量已经主控了物质的质能,而宇宙膨胀大约是时间的指数函数。根据这模型,在未来,膨胀的标度因子加倍时间(从 变为 )大约为114亿年。

自从大霹雳以来,宇宙持续不停地膨胀,现更加速膨胀。

另见

外部链接

参考文献

  1. Jones, Mark H.; Robert J. Lambourne. An Introduction to Galaxies and Cosmology. Cambridge University Press. 2004. ISBN 978-0-521-83738-5. 
  2. Riess, A. et al. 1998, Astronomical Journal, 116, 1009
  3. Perlmutter, S. et al. 1999, Astrophysical Journal, 517, 565
  4. Riess, A. G., et al. 2004, Astrophysical Journal, 607, 665
  5. Nobel physics prize honours accelerating Universe find. BBC News. October 4, 2011 [2011-10-05]. 
  6. 存档副本. [2011-10-05]. 
  7. Spergel, D. N., et al. 2003, Astrophysical Journal Supplement, 148, 175
  8. Chaboyer, B., & Krauss, L. M. 2002, Astrophysical Journal Letters, 567, L4
  9. Wood-Vasey, W. M., et al. 2007, Astrophysical Journal, 666, 694
  10. Astier, P., et al. 2006, Astronomy and Astrophysics, 447, 31