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1998年,两组研究人员做出了一项里程碑式的宇宙学声明:长期以来已知宇宙正在膨胀,但其膨胀并没有像预期的那样减速,而是实际上在加速。这两个小组一直在研究爆炸的恒星,或超新星,并利用这些物体的运动来表明宇宙正在加速。罪魁祸首被标记为暗能量——一种假设的存在,它弥漫在空间中并将宇宙的碎片推开。
一项新的研究检查了星系团的增长,而不是恒星的运动,从而独立地证实了暗能量的存在。由哈佛-史密森天体物理中心(CfA)的阿列克谢·维克林宁领导的研究人员发现暗能量似乎会抑制星系团随时间的增长,阻碍物质的引力聚集,否则会使它们变得更加巨大。
维克林宁称这些即将发表在《天体物理学杂志》上的发现是“暗能量的明确信号”。这种效应并非完全出乎意料:英国诺丁汉大学的天体物理学家克里斯托弗·孔塞利斯在2007年《大众科学》的一篇文章中提出了这可能是暗能量可能发挥的作用。
研究人员在本周的电话会议上表示,这种对暗能量的新视角类似于体育裁判基于多个有利位置进行判罚。虽然暗能量的存在已经得到了十年的良好支持,但这项新研究有助于证实其存在,并限制其影响的强度。马里奥·利维奥是巴尔的摩空间望远镜科学研究所的天体物理学家,他说这并没有颠覆教条,但“但这仍然是一个必须进行的观察”。利维奥说,由于早期的许多结果都来自超新星方法,因此用“完全独立的方法”验证这种现象非常重要。
通过研究遥远的星系团,天文学家能够回顾数百万甚至数十亿年前这些物体的状态,那时刚刚到达我们的光线被发射出来。通过比较相对较近的星系团和较远的星系团,可以追踪这些庞大结构的物理演化过程。维克林宁说,他们观察到的发展“完全符合物质密度低、暗能量密度高的宇宙的预期”。(根据目前的估计,暗能量约占宇宙的四分之三,暗物质占另外 20% 到 25%,而普通物质——所有我们能看到和触摸到的——仅占 4%。)
维克林宁和他的合著者观察到的也符合阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论理论所描述的宇宙,这是引力的主流理论。在新闻发布会上,普林斯顿大学天体物理学家大卫·斯珀格尔(他没有参与这项研究)称这种对暗能量的进一步证实是“广义相对论的胜利”。
研究合著者、CfA 天体物理学家威廉·福尔曼指出,虽然广义相对论与他的团队的观察结果非常吻合,但爱因斯坦的愿景可能仍然需要未来的调整。利维奥同意,但他认为星系团的结果仍然为相对论提供了一个重要的检验。“这种方法有可能,”他说,“告诉我们是否必须修改我们的引力理论。”