许梅

2000年,天文学期刊广为报导的观测宇宙学的两项重要发现是:对几十亿光年之远的Ia型超新星的观测得出宇宙在加速膨胀的结论和Boomerang对微波背景辐射的观测得出宇宙是平直的结论。这两项发现使 许多天文学家和宇宙学家相信宇宙内存在着以宇宙学常数λ为标志的E暗能量(DarK Energy)。真的如此吗?人们自然会关注后续报导,现在向读者介绍几则于下。

1.美国Sky&Telescope杂志2000年10月号登载的Fiding Missing Bazyons一文报导了赫尔辛基大学MattRoos等二人宣布他们的研究表明宇宙含有097士0.05的临界密度,按天文学标准,进一步证实宇宙是平直的。但核物理 学的研究表明宇宙创生大爆炸之际烹调出来的重子物质(质子和中子)只能提供临界密度的5%,而可见的重子物质和恒星、星云等等加在一起还不 到临界密度的l%;即使将维持星系成团的非重子暗物质都计算进来也达不到临界密度的1/3,其余的2/3一定是其他神秘形式的如宇宙学常数λ所 代表的暗能量了。

2.20世纪90年代COBE卫星虽获得了弥漫于全天空的微波背景辐射的亮度(从而温度)微小起伏的图象,但该卫星的“视力”却难于分辨天空小于7º大小的视野。一个78万立方米的大气球在1998年晚些时候绕南极大陆飘荡了10.5天,将一台望 远镜悬挂在99%的地球大气之上.这个叫做Boomerang的装置却能绘制出微波背景辐射中小到(1/6)°的热斑和冷斑。另一台叫做Maxima的毫米各 向异性实验成像阵列(Millimeter Anisotropy experiment Imaigng Arry)探测器,它在1998年8月于美国德克萨斯 州上空飞行了一个夜晚也获得了与Boomerang相同的图像。理论推断,若宇审是平直的,则

微波背景中出现最多的斑块的大小,从地球上看去,应为1°左右,而Boomerang和Maxima所拍摄的图像中最多的斑块 的尺寸正好稍小于1°。加上从斑块次多(0°.35)、第三多(0°.22)等“峰值”,科学家们计算出宇宙中普通物质约占临界密度的5%,暗物质占30%多一些,其余的一定是来自某个品种的暗能量。

英国New Scientist 2001年5月5日的一期It's a chincher一文报导了芝加哥大学的John Carlstrom和他的同事们用叫做DASI 的探测器仍在地球南极于2000年获得对微波背景辐射的探测结果为:背景辐射中热斑和冷斑的温度比平均温度之差小于0.000l开,除近乎1°最多 的斑块外,也观测到了较多的(1/2) °和(1/3) °的斑块。所得结论与Boomerang和Maxima的完全一致。

3.英国New Scieutist 2001年4月7日一期登载的What's the big rush?一文报导了美国空间望远镜科学研究所 的Adam Riess等二人在分析哈勃空间望远镜于1997年拍摄到的一颗Ia型超新星时发现该超新星的红移值说明它距离地球约110亿光年,但亮度却大体上是在此距 离的Ia型超新星应有亮度的两倍。这意味着该超新星比在宇宙稳定地膨胀的条件下为近,也就是说,宇宙膨胀的速度过去没有 现在这么快,宇宙的边缘正以越来越快的速度向外扩张。只有暗能量能够解释这一现象:当宇宙只有几十亿岁时,众星系靠得较近,它们之间的引 力吸引足以胜过将它们推开的暗能量,使宇宙膨胀慢下来,这个时期爆发的超新星应比其红移值所指示的为近;只是在众星系相距越来越远时暗能 量超过星系之间的引力使宇宙膨胀加速,故天文学家向往昔探测时将发现宇宙膨胀从较近处加速变成较远处减慢的景象。

4.英国New Scientist 2001年4月28日一期登载的Is our Galaxy sitting in the middle of nowhere一文报导了日本天体物理学家kenji Tomita 从观测到距地球65亿至10亿光年之间在所有方向 上的星系组成的"星系长城"后认为,我们银河系处在一个星系稀少的本“空洞”中心附近,此处的空间膨胀“异常 ”地快。这样,做为银河系 内太阳系中的一名观测者就会感觉到好像现在的宇宙相对于较老的遥远的天体在加速膨胀。Kenji Tomita 认为空洞会产生幻觉使人感觉到较近、较年轻的超新星在加速而较老、较远的超新星在减速。但美国空间望远镜科学研究所的天体 物理学家MarioLivo认为观测表明直到5亿光年哈勃常数的变动不会超过百分之几,而按照kenji Tomita的说法,跨越65亿光年哈勃常数变动了约却20%左右,这一结论不大可信。看来,宇宙中是否存在暗能量仍是一个有待深入探讨的问题 。

(责编 李良)