在1998年，天文學家發現了，我們忽略了近四分之三的宇宙成分——暗能量。暗能量不僅驅動著宇宙的膨脹，而且控制著星系的形狀和星系之間的距離。

宇宙的雕刻家

當天文學家探索暗能量時，他們發現暗能量不僅決定了宇宙的整體膨脹速度，而且在更小的尺度上具有長期的影響。當你縮小你對宇宙的看法時，你首先注意到的是，在宇宙尺度上，物質就像蜘蛛網一樣分布著，一個由數千萬光年長的細絲組成的網，其間點綴著大小相似的小孔。計算機數據模擬表明，要形成這樣的圖形，需要同時具有物質能量和暗能量。

這不是什麼大發現。這些細絲和網格不是結構緊湊的行星物體。它們還沒有從整個宇宙的膨脹中分離出來，也沒有達到內部力量的平衡。因此，它們的出現取決於宇宙的膨脹(以及所有影響膨脹的現象)和自身重力的競爭。在宇宙中，沒有人能完全主宰拔河:如果暗能量更強，膨脹就會獲勝，使物質膨脹而無法凝聚成絲狀結構;如果暗能量較弱，物質將進一步凝聚在一起。

當你繼續縮小到星系團和星系的大小時，情況就變得更加複雜了。所有的星系，包括我們的銀河系，都不會隨時間而膨脹。它們的大小取決於恆星、氣體和其他組成物質的角動量和引力之間的平衡;只有當新物質從星系間空間中吸收或與其他星系融合時，它們才會生長。宇宙膨脹對星系生長的影響是可以忽略不計的，所以暗能量對星系形成的影響還不是很清楚。

這同樣適用於星系團。星系團是由成千上萬個星系組成的集合，它們被引力束縛在一起，隱藏在巨大的熱氣體雲中，是宇宙中最大的聚集體。不久前，許多關於星系和星系團形成的想法似乎與暗能量無關，但現在看來暗能量可能是連接這些不同觀點的關鍵。因為這些系統的形成和演化部分是由於星系之間的相互作用和合併，而星系之間的相互作用和合併可能是由暗能量主導的。

為了理解暗能量是如何影響星系形成的，天文學家需要知道星系是如何形成的。目前的理論是基於物質有兩種基本形式的想法:第一種是普通物質，在普通物質中粒子可以很容易地相互作用，如果帶電，則會受到電磁輻射。天文學家稱它們為重子物質，因為它們主要由質子和中子等重子組成;第二個是暗物質(被暗能量攔截)。與占所有物質85%的粒子不同的是，組成粒子不與輻射相互作用。但是從引力的角度來看，暗物質和普通物質有著完全相同的性質。

為什麼星系逐漸停止形成?

詳細的研究表明，星系在與其他星系合併時是扭曲的。我們所能看到的最早的星系已經在宇宙中存在了大約10億年，其中許多確實在合併，但是隨著時間的推移，大型星系的合併不再盛行。在大爆炸後的20 - 60億年間(宇宙歷史的前半部分)，大型星系的合併率從50%驟降至接近於零。從那以後，星系形狀的比例就固定下來了，星系之間的碰撞和合併也很少見。

事實上，當今宇宙中98%的大型星系要麼是橢圓星系，要麼是螺旋星系。它們的形狀在合併時分解和改變。這些星系是穩定的，大多由較老的恆星組成。這告訴我們它們一定是很早就形成的，並且在很長一段時間內保持著正常的形狀。一些星系仍在合併，但通常是較小的星系。

另一個奇怪的現象是，在星系中心常見的超大質量黑洞似乎已經顯著減速。這些黑洞是類星體和活動星系的能量來源，在現代宇宙中幾乎不存在(我們星系和其他星系中的黑洞是不活躍的)。這些趨勢與星系演化有關嗎?暗能量真的是這一切的根源嗎?

處於支配地位

一些天文學家認為，星系內部的一些過程，如黑洞和超新星釋放能量，是導致星系和恆星停止的原因。但是現在暗能量被擺上了桌面，它似乎是所有這些的更基本的原因。主要的證據是，大多數星系和星系團停止形成的同時，暗能量開始主宰宇宙。這兩種情況都發生在宇宙目前年齡的一半。

這個概念是這樣的:在宇宙歷史上的那個時候，物質的密度非常高，所以星系之間的引力相互作用足以超越暗能量的影響，星系彼此靠近，相互作用和融合頻繁。當星系中的氣體雲相互碰撞時，新的恆星就誕生了;如果氣體在這些系統的中心。黑洞的成長。隨著時間的推移，空間擴大，物質變薄，引力減弱，但暗能量的強度保持不變(或幾乎不變)。兩者很難保持穩定的平衡，最終導致膨脹由減速向加速的轉變。其結果是，星系的結構被撕裂，導致星系的合併比例逐漸下降，星系間氣體的下降更加困難。在星系。由於失去了食物，黑洞當然平靜多了。

暗能量也可以解釋星系團的演化。在宇宙的年齡還不到現在的一半之前，古老的星系團就存在於那個時候，它們的總質量與今天的星系團相當。也就是說，星系團的質量在過去的60億到80億年間並沒有增加。這種停滯意味著星系不再以宇宙一半的年齡聚集，這是暗能量在大尺度上影響星系相互作用的直接證據。天文學家早在上世紀90年代中期就知道，在過去的80億年里，星系團並沒有增長多少。他們把這些現象歸咎於宇宙中物質的密度遠低於理論估計的事實。暗能量解決了觀測和理論之間的矛盾。

牽一髮而動全身

由暗能量主導宇宙的加速，是個合理的解答，它可以解釋星系族群里產生的所有已觀測到的變化，也就是星系合併的中斷和伴隨而來的必然後果，例如喪失形成恆星的活力，並終結星系形態的變換。假如沒有暗能量，星系合併的活動可能會持續得更久些，那麼今天的宇宙里將存在著更多由古老恆星所組成的大型星系。同樣，宇宙中低質量系統的數目會更少，而像銀河系這樣的螺旋星係數量將會稀少許多（假設螺旋星系無法在合併過程中保存下來）。星系的大尺度結構可能會束縛得更為緊密，而且會發生次數更多的結構合併與吸積。

相反，如果暗能量的強度比現在更大，宇宙中的星系合併事件會減少，使大型星系與星系團的數量更少。由於在時間的長河裡，星系間較少發生合併，星系團的質量將不會那麼高，甚至不會有星系團存在，因此螺旋星系與低質量的不規則狀矮星系會變得更普遍。同時，恆星的形成數量可能比較少，使得宇宙里處於氣體狀態的重子質量比例較高。

雖然這些過程似乎離我們相當遙遠，但星系的形成方式其實也影響我們的存在。只有恆星才能製造出比鋰重的元素，而那些重元素則是建構類地行星與生命的必需材料。假如恆星形成率太低，就無法製造出夠豐富的這類元素，那麼宇宙將不會有這麼多行星，可能也就不會演化出生命。因此，暗能量可能對宇宙里許多不同且看似毫不相干的事物有著深遠的效應，甚至影響了地球的歷史細節。

暗能量當然尚未完成它的工作。它看來似乎對生命有益：宇宙加速將可以避免天文學家不久之前還在擔憂的事情——宇宙最終會崩塌。但暗能量也帶來其他的風險，至少，它驅趕遙遠的星系，使它們後退得太快而永遠消失在我們的眼前，我們的星系和鄰居的周遭逐漸清空，把我們遺留在日益孤寂的島上；星系團、星系甚至飄浮於星系際空間的恆星，終將遭禁錮於極有限的球狀區域，其重力可及的範圍將不超過它們本身的大小。

更糟的情況是，暗能量可能還在繼續演化。有些模型預測，如果暗能量隨著時間而成為永遠牽制一切的力量，它將會撕裂像星系團和星系這樣的重力束縛系統，最後，地球也會被扯離太陽，地球上的萬事萬物都將一起被撕成碎片，甚至連原子也難逃毒手。曾一度躲在物質背後的暗能量，終將執行其最後的復仇。

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