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宇宙加速膨脹

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宇宙加速膨脹是宇宙的膨脹速度越來越快的現象。以天文學術語來說,就是宇宙標度因子 a(t) 的二次導數是正值,[1]這意味著星系遠離地球的速度,隨著時間演進,應該會持續地增快。這速度是哈柏定律裏所提到的退行速度。於1998年觀測Ia超新星得到的數據,提示宇宙的膨脹速度正在加快。[2][3][4]物理學者索尔·珀尔马特布莱恩·施密特亚当·里斯「透過觀測遙遠超新星而發現了宇宙加速膨脹」,因此,共同榮獲2006年邵逸夫天文學獎與2011年諾貝爾物理學獎[5][6]

證實[编辑]

在過去數年中,從各方面獨立觀測得到的結果,證實了宇宙加速膨脹的正確性,這包括宇宙微波背景輻射宇宙的大尺度結構[7]宇宙的年齡[8]對於超新星更精確的觀測量、[9][10]星系團galaxy cluster)的X射線性質。

密度減低[编辑]

假若現在宇宙正在膨脹,則其密度必定也正在減低,因為物質與物質之間的空間正在加大。假若繼續加速膨脹,則最終除人類自己所處的室女座超星系團之外,所有其它星系團都會極端紅移、加速遠離,偵測它們會變得更加困難,遙遠的宇宙也會變得越加黑暗。

解釋模型[编辑]

現在,天文學者已研究出很多解釋宇宙加速膨脹的模型,這包括某種形式的暗能量宇宙常數第五元素暗流體dark fluid)、幻能量phantom energy)。暗能量具有負壓強,相當均勻地分佈於空間。這是暗能量所具有最重要的性質之一。

發散擴張[编辑]

根據宇宙論假說大撕裂,幻能量會造成以指數函數增加的發散擴張,戰勝本域星系團的重力,將室女座超星系團徹底撕裂,然後會撕裂銀河系、太陽系、最後甚至小小原子。對於宇宙膨脹加速度的測量是決定宇宙的終極命運的關鍵。但是,這重要發現可能在短期內不會達成。

暗能量主控[编辑]

隨著宇宙膨脹,暗物質密度會比暗能量的密度減低更快。最終結果是暗能量會成為主控因素。更確切地說,假設宇宙體積加倍,則暗物質密度會減半,但暗能量密度大致保持不變(假若暗能量是宇宙常數,則暗能量會保持不變)。在宇宙常數模型裏,暗能量已經主控了物質的質能,而宇宙膨脹大約是時間的指數函數。根據這模型,在未來,膨脹的標度因子加倍時間(從 a(t) 變為 2a(t) )大約為114億年。

自從大霹靂以來,宇宙持續不停地膨脹,現更加速膨脹。

參閱[编辑]

外部聯結[编辑]

參考文獻[编辑]

  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. 
  6. ^ http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/#
  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