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1998年,兩組研究人員做出了一項里程碑式的宇宙學宣告:長期以來已知宇宙正在膨脹,但其膨脹並沒有像預期的那樣減速,而是實際上在加速。這兩個小組一直在研究爆炸的恆星,或超新星,並利用這些物體的運動來表明宇宙正在加速。罪魁禍首被標記為暗能量——一種假設的存在,它瀰漫在空間中並將宇宙的碎片推開。
一項新的研究檢查了星系團的增長,而不是恆星的運動,從而獨立地證實了暗能量的存在。由哈佛-史密森天體物理中心(CfA)的阿列克謝·維克林寧領導的研究人員發現暗能量似乎會抑制星系團隨時間的增長,阻礙物質的引力聚集,否則會使它們變得更加巨大。
維克林寧稱這些即將發表在《天體物理學雜誌》上的發現是“暗能量的明確訊號”。這種效應並非完全出乎意料:英國諾丁漢大學的天體物理學家克里斯托弗·孔塞利斯在2007年《大眾科學》的一篇文章中提出了這可能是暗能量可能發揮的作用。
研究人員在本週的電話會議上表示,這種對暗能量的新視角類似於體育裁判基於多個有利位置進行判罰。雖然暗能量的存在已經得到了十年的良好支援,但這項新研究有助於證實其存在,並限制其影響的強度。馬里奧·利維奧是巴爾的摩空間望遠鏡科學研究所的天體物理學家,他說這並沒有顛覆教條,但“但這仍然是一個必須進行的觀察”。利維奧說,由於早期的許多結果都來自超新星方法,因此用“完全獨立的方法”驗證這種現象非常重要。
透過研究遙遠的星系團,天文學家能夠回顧數百萬甚至數十億年前這些物體的狀態,那時剛剛到達我們的光線被髮射出來。透過比較相對較近的星系團和較遠的星系團,可以追蹤這些龐大結構的物理演化過程。維克林寧說,他們觀察到的發展“完全符合物質密度低、暗能量密度高的宇宙的預期”。(根據目前的估計,暗能量約佔宇宙的四分之三,暗物質佔另外 20% 到 25%,而普通物質——所有我們能看到和觸控到的——僅佔 4%。)
維克林寧和他的合著者觀察到的也符合阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論理論所描述的宇宙,這是引力的主流理論。在新聞釋出會上,普林斯頓大學天體物理學家大衛·斯珀格爾(他沒有參與這項研究)稱這種對暗能量的進一步證實是“廣義相對論的勝利”。
研究合著者、CfA 天體物理學家威廉·福爾曼指出,雖然廣義相對論與他的團隊的觀察結果非常吻合,但愛因斯坦的願景可能仍然需要未來的調整。利維奧同意,但他認為星系團的結果仍然為相對論提供了一個重要的檢驗。“這種方法有可能,”他說,“告訴我們是否必須修改我們的引力理論。”