解釋宇宙加速膨脹，無需暗能量

一個匈牙利-美國團隊稱，被認為占宇宙68%的神秘的暗能量，可能根本不存在。研究者認為宇宙的標準模型沒有考慮到其結構的變化性，但一旦考慮該因素，就無需考慮暗能量了。該團隊將此結果發表在了皇家天文學會月刊上。

一個顯示三種模型對宇宙膨脹速度的預測動畫的截圖：左上紅色為標準「Lambda冷暗物質」宇宙學，引入了暗能量；中上藍色為新型Avera模型，考慮了宇宙結構，無需引入暗能量；右上綠色為愛因斯坦宇宙-德西特宇宙學，原始的未考慮暗能量模型。圖中下部顯示了「比例因子」(尺寸的表示)隨時間的增長情況，其中1Gya為十億年。結構的演變同樣可根據圖中上部看出。一個點大致代表一整個星系團。尺度單位為兆秒差距(Mpc)，其中1Mpc約為3百萬億千米。

我們的宇宙源於138億年前的大爆炸，從那以後一直在膨脹。膨脹的關鍵證據為基於星系觀測的哈勃定律——來自遙遠星系光線的紅移與他們的距離成正比。

天文學家通過觀察星系的光譜線測量膨脹速度，越靠近紅線意味著星系遠離得越快。從1920年開始，對星系速度的測量使科學家認識到，宇宙由奇點而生，目前正在膨脹。

在20世紀後半葉，天文學家觀測到需要額外的東西來解釋星系中恆星的運動，因此提出了暗物質的存在。現在認為暗物質組成了27%的宇宙(與之相對的，一般物質只佔5%)。

在1990年代觀測到了雙星系統中白矮星的爆發，即超新星爆發，使科學家認為第三種成分——暗能量構成了68%的宇宙，並驅動了宇宙的加速膨脹。

在最新的研究中，厄特沃什·羅蘭大學的博士研究生Gábor Rácz領導的研究者對暗能量的存在提出了異議，並提出了另一種可能的解釋。他們認為宇宙學(對宇宙起源和演化的研究)的傳統模型依賴於忽略了宇宙結構的近似，並且假設物質的密度均勻。

論文共同作者、厄特沃什·羅蘭大學的László Dobos博士解釋道：「愛因斯坦的廣義相對方程描述了宇宙的膨脹，在數學上十分複雜，以至於百年來無法提出任何考慮到宇宙結構因素的解決方案。根據十分精確的超新星觀測，我們知道宇宙正在加速膨脹，但同時我們依賴於對愛因斯坦的方程的粗糙近似，這可能導致嚴重的副作用，比如為了使模型與觀測數據一致，需要引入暗能量。」

實際上，一般物質和暗物質似乎以一種泡沫結構組成了宇宙，星系就位於泡泡之間的薄壁上並被分為超星系團。而在泡泡的內部幾乎不存在兩種物質。

利用計算機模擬引力對數百萬暗物質粒子分布的作用效果，科學家重構了宇宙的演化，包括早期物質的聚集，以及大規模結構的形成。
不同於傳統模擬中宇宙平緩膨脹，新模型考慮了宇宙的結構，致使宇宙的不同區域以不同的速度膨脹。平均膨脹速度與現有觀測一致，即整體的加速。

Dobos博士補充道：「廣義相對論是理解宇宙演化方式的基礎。我們並非質疑其正確性，只是懷疑其近似解的正確性。我們的發現依賴於對宇宙不均勻膨脹的數學猜想，與廣義相對論一致，同時展示了複雜宇宙結構的形成對膨脹速度的影響。這些因素曾經不被重視，但將其考慮進模型就能直接解釋宇宙的加速膨脹，而無需引入暗能量。」

如果該發現受到大量的支持，對宇宙模型和物理研究方向將產生巨大的影響。過去20年里，天文學家和理論物理學家苦苦思索暗能量的本質，但至今仍是未解之謎。Csabai和他的合作者希望他們提出的新模型至少能引起新的討論。

[CliffBao via phys]

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！