科學家：宇宙膨脹速度不斷加快 超出預想

北京時間4月20日消息，根據當前主流科學界的觀點，宇宙自從大約138億年前大爆炸中誕生以來一直處於膨脹過程之中，並且其膨脹的速率還在不斷加速。

對一些近鄰星系(如M101，上圖)中恆星數據的測量，讓科學家們得以獲得迄今最精確的宇宙膨脹速率測定數據。結果他們發現宇宙的膨脹速度要比我們原先的設想快大約8%，這一結果對目前的宇宙標準模型提出了挑戰。

宇宙膨脹的速率被稱作“哈勃常數”，天文學家們一直在非常努力地測定其精確數值。現在，他們得到了迄今最爲精確的測量數據，根據這一測量結果，專家們發現宇宙的膨脹速率比我們原先的預計還要快大約8%。

然而這裏出現了一個嚴重的問題，那就是這一數據與大爆炸留下的輻射餘暉信號不相吻合。這也就意味着，如果此次觀測得到的數據在未來的觀測中被進一步證實，那麼我們目前關於宇宙學的所有觀點都將被重寫。

這項研究的首席科學家，美國約翰·霍普金斯大學的物理學家亞當·里斯(Adam Riess)對《自然》雜誌表示：“我認爲，在宇宙學的標準模型中存在一些我們還尚不能理解的地方。”

目前被廣泛接受的宇宙學標準模型指出，宇宙處於暗物質以及暗能量這兩種互相對抗的神祕力量的平衡支配之中，它們兩者的強弱決定了宇宙的演化命運。暗物質產生的引力效應會造成宇宙膨脹的減速，而暗能量則相反，它的存在將加速宇宙的膨脹。

如果觀測證實宇宙的膨脹比我們預料的更快，那麼這就意味着暗能量這種目前我們對其本質幾乎還一無所知的力量，相比宇宙誕生之初已經變得更加強大了，它正在驅動我們的宇宙以越來越高的速度發生膨脹。

里斯教授與同事們此前所開展的研究工作顯示暗能量的強度應當是穩定的。但多年以來，這一觀測數據與哈勃常數的直接觀測得到的宇宙膨脹數據不相符合。哈勃常數是透過觀測星系中的“標準燭光”，並據此測算遠離我們銀河系的退行速度計算得到的。

但儘管有這樣那樣的不符合，但那些誤差都足夠小，位於計算的正常誤差範圍內，因此是可以被忽略的——直到現在。

里斯教授的團隊利用哈勃空間望遠鏡數百個小時的觀測時間，對18個河外星系中的兩類“標準燭光”進行了詳細觀測。他們以大約2.4%的誤差率測定了哈勃常數數值，而此前的測量誤差率是3.3%。依據這一結果，他們發現據此計算的宇宙膨脹速度要比此前根據歐洲普朗克衛星計算得到的值要超出8%左右。

科瓦克·阿巴扎今(Kevork Abazajian)教授是美國加州大學歐文分校的一名宇宙學家，他本人並未參與這項研究。他認爲這一結果有可能會顛覆當下的宇宙學。他說：“如果我們考慮普朗克衛星的高紅移測量結果與此次研究中得到的哈勃常數間的衝突，一種可能的解釋就是在宇宙早期存在着某種額外的暗輻射源。”

要想出現這種情況，一種可能性是構成暗物質的基本粒子可能具有與我們目前設想所不同的性質，而這種差異將對早期宇宙的演化產生影響。另外一種可能性則是，暗能量並非恆定不變，而是隨着時間推移會變得越來越強大。

普朗克衛星項目科學家，法國巴黎天體物理研究所的弗朗西斯·布切教授(Franois Bouchet)表示，自己對普朗克衛星測量團隊的數據有着充分的信心，但仍然對這一新研究結果感到興奮，不管它最後得出的結論是什麼。

還存在着第三種可能性，那就是正如美國芝加哥大學天文學家溫蒂·弗裏德曼(Wendy Freedman)教授所提出的那樣，在天文學中得到廣泛應用的標準燭光本身，在涉及精密測量方面可能是不夠可靠的。目前溫蒂教授和她的團隊正着手採用不同方法重複這一觀測，以便對此研究進行檢驗。