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暗能量或许只是一种错觉

时间:2018-06-29 08:06来源:中国国家天文
为什么发现一类新的超新星天文学家就这么大惊小怪呢? 超新星与加速膨胀的宇宙 这种新发现的超新星被称为“Ia型超新星”,是由白矮星剧烈爆炸而产生的。白矮

 为什么发现一类新的超新星天文学家就这么大惊小怪呢?
  超新星与加速膨胀的宇宙
  这种新发现的超新星被称为“Ia型超新星”,是由白矮星剧烈爆炸而产生的。白矮星是完成正常的生命周期程序、已经停止核聚变的恒星,为什么还能发生剧烈爆炸呢?在宇宙中,恒星以“单身”的形式存在是较为罕见的,多数都以双星系统而存在。如果一对恒星中,一颗坍缩成了白矮星,它就开始吞噬伴星物质。当吞噬到一定程度,白矮星内部的核聚变瞬间又被重新点燃,于是变成一颗超级明亮的天体——Ia型超新星。
  因为Ia型超新星总是在白矮星处于相同阶段时爆发,所以爆发时有着大致相同的光度。既然大家光度是一样的,那么我们实际看到的它们的明暗(即亮度)就只跟它们离开我们的远近有关。这样,Ia型超新星在天空中的亮度就可作为一把“量天尺”,确定超新星所在的星系离开我们的距离。
  当然,宇宙中还有别种类型的超新星存在,它们的爆发无规律可循,所以做不了“量天尺”;但因为它们的化学组成跟Ia型超新星不同,我们可以根据光谱就把它们跟Ia型超新星区别开来。
  正是基于上述原因,导致了1998年的惊人发现。之前,虽然宇宙在膨胀是尽人皆知的事实,但教科书上的看法是,膨胀在引力的“刹车”作用下,应该在逐渐减慢。可是1998年,国际上两个独立的小组发现,某些Ia型超新星距离我们比原先设想的要远。这什么意思呢?如果假设宇宙在匀速膨胀,根据计算,某颗超新星跟我们有个距离A,但实际测到的是距离B,且B大于A。那么只有一种可能:宇宙既没有在减速膨胀,也没有在匀速膨胀,而是一反常态在加速膨胀。
  
  虽然大家一时不知道宇宙为何会加速膨胀,但相信必有某种东西在暗中起作用。这种东西被称为“暗能量”。2011年,发现宇宙在加速膨胀的科学家被授予诺贝尔物理学奖。
  “另类”超新星让暗能量成了问题
  可是,正当大家把当初觉得不可思议的“宇宙在加速膨胀”接受为铁板钉钉的事实的时候,有人又出来搅浑水了。2006年,美国天文学家安迪·豪威尔在一次国际会议上提交了一篇论文,在文中他描述了一颗2003年爆发的Ia型超新星SNLS-03D3bb。这颗超新星不可理解之处在于它异常明亮,其光度明显超过了其它Ia型超新星。
  这个发现的重要性是不言而喻的。我们从前面已经知道,天文学家之所以要提出个“暗能量”,是因为发现宇宙在加速膨胀。为什么宇宙在加速膨胀呢?因为作为“量天尺”的Ia型超新星离开我们的距离比原先设想的要远。为什么Ia型超新星可以作为宇宙的“量天尺”呢?因为这类超新星的光度都是基本一致的。可如今,这个一致性被打破了,Ia型超新星用作“量天尺”还能准确吗?如此反推回去,宇宙在加速膨胀是否实有其事也成问题了,暗能量就更不用说了。
  当理论家们在讨论这一切是怎么可能的时候,在随后的5年里,越来越多光度较大的Ia型超新星冒出来。在调查过的1000多颗Ia型超新星中,大约有1%的光度比较大。不算多,是不是?但足以让人提出一个问题:宇宙膨胀在加速的结论还靠得住吗?暗能量会不会是一个错觉?2011年的诺贝尔物理学奖是不是该收回去?
  
  当然,现在就回答这些问题还为时尚早。首先,毕竟“另类”Ia型超新星在所有Ia型超新星中所占比例只有1%。我们先要搞清楚,做出“宇宙在加速膨胀”这个发现的天文学家,当初选做“量天尺”之用的Ia型超新星里,有没有包含这种“另类”?如果没有,谢天谢地,“宇宙在加速膨胀”的结论依然成立;如果有,那就有点麻烦了,需要重新考察。但困难在于,Ia型超新星离开我们越远,要判断它是一颗普通还是“另类”Ia型超新星就越加困难,所以我们目前根本没法对他们的工作进行一一审查。
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