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新的研究证明,发现暗能量的关键假设是错误的

新的研究证明,发现暗能量的关键假设是错误的
2020年01月17日 09:53 新浪网 作者 桔子娱乐酱儿

  暗能量是某种作用于时空结构本身的能量,并且是种均匀的负压力,会导致时空结构膨胀。在物理宇宙学中,暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。在宇宙标准模型中,暗能量占据宇宙68.3%的质能。

  

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  暗能量存在的证据都来自于间接推测,暗能量加速宇宙的最直接、最有力的证据是通过对高红移的Ia型超新星(SNIa)进行的距离测量提供的。该结果基于这样的假设:通过经验标准化而校正的SNIa的发光度不会随红移而发展。

  

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  由韩国、法国的一组天文学家的国际研究团队所进行的新观察和分析表明,这种关键假设很可能是错误的。该小组进行了高质量的(信噪比175)光谱观测,以覆盖大多数的超新星Ia附近早期类型宿主星系,从中获得了最直接、最可靠的这些宿主星系年龄测量值。

  他们发现,在99.5%的置信水平下,超新星亮度与恒星群体年龄之间存在显着相关性。因此,这是有史以来对超新星Ia发光度演变进行的最直接、最严格的测试。由于宿主星系中的超新星先体随着红移(回溯时间)而变得越来越年轻,因此这一结果不可避免地表明,超新星宇宙学中存在着红移的严重系统偏差。从表面上看,超新星的光度演变足以质疑暗能量的存在。适当考虑了超新星的光度演变后,研究小组发现存在暗能量的证据就消失了。

  

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  上图模拟超新星宇宙学中暗能量的光度演化。哈勃残差是相对于没有暗能量(黑色虚线)的宇宙学模型,超新星发光度的差异。青色圆圈是来自早期的超新星数据。红线是所研究出的早期类型宿主星系的年龄测年的演化曲线。数据比较表明,光度演化可以模拟在发现和推断暗能量(黑色实线)中使用的哈勃残差。

  负责该项目的韩国教授李永旭基于该研究结果发表评论说:“引用著名天体物理学家卡尔·萨根(CarlSagan)的话来讲,非常规的说法需要非常规的证据,但是我不确定我们是否有这种非常规的暗能量证据。超新星宇宙学产生的暗能量导致了2011年诺贝尔物理学奖。我们的结果表明,这可能是虚假和错误假设的产物。”

  超新星宇宙学计划(SupernovaCosmologyProject)是应用来自Ia超新星的红移资料研究加速宇宙和因此宇宙常数是正值可能性的两个研究小组之一。这个专案的主持人是劳伦斯伯克利国家实验室的索罗·珀尔穆特,成员来自澳大利亚、智利、法国、西班牙、瑞典、英国和美国,总计31人。这个发现被科学杂志评选为''1998年的突破'',并且和高红移超新星搜索队共同获得2007年的宇宙学格鲁奖。在2011年,珀尔穆特和高红移团队的亚当·里斯与布莱恩·施密特共同获得诺贝尔物理奖。

  还有其他已知的宇宙学探测结果,例如宇宙微波背景(CMB)和重子声学振荡(BaryonAcousticOscillations,BAO),可提供暗能量的一些间接和“间接推测”的证据。李永旭指出,但最近有人提出,普朗克任务的宇宙微波背景不再支持可能需要新物理学的一致性宇宙学模型。

  

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  李说,一些研究还表明,重子声学振荡和其他低红移宇宙学探测可以与没有暗能量的非加速宇宙相一致。在这方面,目前的结果表明,超新星宇宙学中模仿暗能量的光度演化至关重要且非常及时。

  

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  他说,这个结果使人想起了1970年代著名的廷斯利与桑德奇(Tinsley-Sandage)关于观测宇宙学中光度演化的辩论,该辩论导致最初旨在确定宇宙命运的桑德奇项目终止。比阿特丽斯·廷斯利(BeatriceTinsley)是著名女天文学家和宇宙学家、耶鲁大学天文学教授,她的研究为对星系如何演化、生长和死亡的天文学理解做出了重要贡献。艾伦·桑德奇(AllanSandage),美国天文学家。

  该研究论文已被《天体物理学杂志》接受,将于2020年1月发表。

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