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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,就是宇宙标度因子二次导数是正值,[1]这意味著星系远离地球的速度,也就是哈勃定律里所提到的退行速度,随著时间演进,应该会持续地增快。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

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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

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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

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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

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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

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随著宇宙膨胀,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。

自从大爆炸以来,宇宙持续不停地膨胀,现更加速膨胀。

另见

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外部链接

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参考文献

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  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]. (原始内容存档于2015-10-08). 
  6. ^ 存档副本. [2011-10-05]. (原始内容存档于2018-06-25). 
  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