神秘的暗能量,膨胀的成因?

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神秘的暗能量,膨胀的成因?

在物理宇宙学和天文学中,暗能量是一个术语,描述一个大尺度影响宇宙的未知形式的能量。第一次观测证据的存在来自超新星的测量,这表明,宇宙不以恒定速率扩大;相反,宇宙的膨胀速度正在加快。了解宇宙的进化需要知道它的起始条件以及它包含什么。这些观察之前,对于物质存在形式只知道是普通物质、暗物质、辐射。对宇宙微波背景的测量显示宇宙始于一个热大爆炸,从这儿,广义相对论解释了其进化和随后的大规模运动。没有引入一种新能量,就无法解释宇宙加速可以怎样度量。自1990年代以来,暗能量出现最能接受的前提是,它是导致加速膨胀的成因。截至2020年,在活跃的地区的宇宙学研究旨在了解暗能量的本质:它是一个测量错误的表征吗?或者是对广义相对论需要做的修改吗?

图源:ifeng

假设宇宙学的一致性模型是正确的,目前最好的测量表明,暗能量占现在的可观测宇宙的总能量的68%。暗物质的质能和普通物质(重子的)分别地占据了27%和5%,其他组分,如中微子和光子则占据少量。暗能量的密度很低(~ 7×10−30g/cm3),远低于普通物质的密度或在星系中的暗物质。然而,它主宰着宇宙的质能,因为它均匀分布在空间中。

提出的两种暗能量的形式,一是宇宙常数,代表一个恒定的能量密度均匀填充空间,二是标量场例如以太或模、动态数量,能量密度可以在时间和空间变化。标量场的贡献,在空间是常量的,通常也包含在宇宙常数中。宇宙常数可以用相当于空间即真空能量的零点辐射的公式表示。标量场在空间的变化是很难与一个宇宙学常数区分,因为变化可能是极其缓慢的。

图源:ifeng

由于模型性质在宇宙学上的一致性,一些专家认为,一个更准确的广义相对论在现实宇宙的所有尺度的结构都适用,它有不需要引用暗能量的可能。非均匀宇宙学,试图解释膨胀扩张是结构形成对度量的反作用,通常不承认暗能量对宇宙能量密度的贡献。

作者: skyandtelescope

FY: 句号兽

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