神秘的暗能量真的在加速宇宙的膨胀吗?一支由50余位天文学家组成的国际研究小组通过计算1万多个星系的合并速率,进一步加深了人们对宇宙暗能量奥秘的认识。新的研究技术也将成为日后测量暗能量如何发挥作用的强大工具。相关研究论文发表在1月31日的《自然》杂志上。
暗能量的观点提出于10年前,当时由美国空间望远镜科学研究所Adam Riess领导的研究小组在《天体物理学杂志》上发表论文称,宇宙的膨胀在加速进行,而非许多科学家认为的那样变慢或开始收缩。这一发现的影响是巨大的:宇宙的大尺度上不仅存在着一种比引力更强大的反作用力,而且这种“力”(后来即被称为暗能量)似乎组成了宇宙3/4以上的物质。
不过,关于暗能量一些基本问题的争论依然存在,甚至就暗能量到底存在与否也是众说纷纭。造成这一状况的关键在于,关于宇宙膨胀还存在其他可能的解释。比如,在宇宙的最大尺度上,引力的作用方式和表现可能与一般情况下截然不同。科学家们目前仍在不断地开发和利用更加强大和敏感的工具,投身于揭开这一谜团的努力中去。
作为欧空局VIMOS-VLT深度巡天计划(VVDS)的一部分,在新的尝试中,51位研究者利用欧空局甚大望远镜(VLT)的可见光多目标光谱仪(VIMOS),确定了在类似的宇宙邻域中大约13000个松散关联星系的运动速度,这些星系与地球的距离大致相同,为70亿光年。研究人员明白,随着时间的推移,许多星系会趋于合并,最终成为超星系团。因此,在大量星系刚刚开始发生联系时就检测它们的运动状态,有助于揭示暗能量是否阻碍了令星系结合的引力作用。这些70亿光年外的星系所反映的宇宙寿命只有现在的一半。
研究结果到目前为止是不错的。将最新研究与此前在现今宇宙中进行的2度视场星系红移巡天(2dFGRS)研究数据进行对比后,研究人员发现,在单纯的引力之外,确实有一些东西“扭曲”着星系的速度。因此,随着时间的推移,星系的合并速度越来越慢,所要克服的障碍也越来越大。而唯一的问题是科学家认为此次的研究还是太有限,不能得到无可辩驳的结论。
论文第一作者、意大利布雷西亚天文台的Luigi Guzzo说:“我们在星系形成星团之前抓住了它们。”论文合著者、意大利罗马大学的Enzo Branchini表示,这是该技术首次用于暗能量的探测,而他们下一步将通过研究更多不同距离、不同年龄时期的星系(有可能达到1亿颗),努力证实第一轮研究得出的答案。Branchini说,最终足够的样本数量将能够让暗能量的某一种解释凌驾于其他之上。
对于最新研究结果,前辈Riess评价说:“这是一个令人振奋的消息,暗能量仍然是宇宙学和物理学中最紧迫的问题之一。”美国达特茅斯学院的宇宙学家Robert Caldwell也表示,尽管这只是初步结果,但星系合并速率的测定将对科学家计算宇宙为何加速膨胀十分有用。
来源:《科学时报》