宇宙学地震暗能量底子不存在

咱们的世界由一般物质、暗物质和暗能量组成——自从20世纪末，天文学家发现世界在加快胀大以来，“暗能量”的概念早已家喻户晓。暗能量存在的直接依据，依赖于对一类特别超新星的观测研讨。但假如这类研讨的条件条件都是错的，那么暗能量还存在吗？世界是否和咱们预期的不相同？现在，韩国延世大学的一项研讨就对世界学的根基发起了应战……

撰文 | 吴非

1992年4月的一天，赶在满月的亮堂光辉遮掩住悠远星空中的亮光之前，加州大学伯克利分校的天体物理学家萨尔·佩尔穆特（Saul Perlmutter）带领团队，将一座坐落西班牙拉帕尔马岛的天文望远镜对准了一片悠远的天区。在3周前的新月之夜，这座望远镜也曾指向同一片区域。佩尔穆特要做的，是从相隔3周的两幅观测图片中“找不同”。这一次，他们成功了——第二张图片上多出了一个像素点。进一步的剖析承认，这个点正是他们寻觅的方针：Ia型超新星。

这两张图片，源自佩尔穆特团队1995年的一次观测。右图箭头所指的亮点，代表了一颗Ia型超新星。

规范烛光

所谓超新星，是在演化晚期剧烈爆破的恒星。对天文学家来说，Ia型超新星有着特别的位置。这类超新星的构成，需求白矮星与巨星组成的双星体系：跟着白矮星不断吸收巨星中的氢，终究它将不堪重负，内部引发热核聚变，开释的光辉在一会儿照亮整个世界。风趣的是，一切Ia型超新星的质量都是相同的——到达1.44个太阳质量时，爆破按期而至。正是由于质量相同，这些超新星迸发时的峰值亮度一起。

这样的特征，使得Ia型超新星承当起至关重要的任务：为天文学家寻觅世界的运动规则。

咱们很简单幻想这样的画面：一列规范相同的蜡烛在咱们面前点着，这些蜡烛的火焰自身亮度相同，但间隔咱们越远，在咱们眼中就显得更暗淡。相同，这些Ia型超新星也有相同的规则。用天文学的词汇表述，便是Ia型超新星的视亮度（及其改变状况）与间隔有着严厉的对应联系。因而，它们成为可拿来测定间隔的“规范烛光”。

不过，世界中的实在的状况要比这更杂乱。咱们的世界不是停止的，自138亿年前的大爆破后，它就在持续向外胀大。换句话说，一切其他天体都在远离咱们而去。相似于多普勒效应，关于正在远离咱们的物体，咱们看见的光线波长被拉长了，向波长更长的红光偏移。这个现象，便是红移。

可是，天体远离咱们的办法是怎样的？是加快，减速，仍是坚持不变？

Ia型超新星能够给出答案。它们的视亮度对应间隔，红移则代表了远离咱们的速度。假如咱们能获取不同间隔处Ia型超新星的亮度、红移数据，就能够制作出世界的胀大地图。

奥秘推进力

佩尔穆特团队正是期望经过这样的联系，清晰世界是怎样减速胀大的。没错，其时的科学界信任，引力的存在使得天体间彼此招引，因而世界胀大的速度正在放缓。

可是，契合条件的Ia型超新星难以观测。为了尽最大或许防止部分不均一性的影响，他们要寻觅的超新星，与地球的间隔都超过了1/3个可观测世界半径。因而，他们想到了文章最初的比对观测手法。

在这种观测办法的可行性得到验证后，研讨团队获得了包含哈勃望远镜在内的多台强壮望远镜的运用权。到1997年，他们共观测到了42个超新星的数据。

可是，跟着间隔-红移联系图上的数据点逐步增多，研讨团队却得到了意料之外的定论：世界并不是减速胀大；相反，世界边际正在加快离咱们而去。

1998年头，佩尔穆特团队揭露宣布了他们的定论。简直同一时间，他们的竞争对手，布莱恩·施密特（Brian Schmidt）和亚当·里斯（Adam Riess）领导的团队也宣布了相同的定论。就这样，两支团队的定论彼此衬托，为归于物理学的20世纪打出铿锵有力的句号：咱们的世界，正在加快胀大。

依照现在的知道，世界前期减速胀大，并在约50亿年前开端加快胀大。

引力在测验将天体拉进，但世界却在加快胀大。这阐明，一定有某种不知道的力气推进着世界的胀大。虽然没有人能确认这样的力气终究是什么，但天文学家们仍是定义出一个恰当的称号：暗能量（dark energy）。

现在，这个定论早已成为干流科学界的一致，上述3位物理学家也因而一起获得了2011年的诺贝尔物理学奖。暗能量与一般物质、暗物质一起构成了咱们的世界，其间暗能量占有了世界总质量的约70%。

至于暗能量是什么，现在议论纷纷。其间一种较为干流的理论以为，导致世界加快胀大的“暗能量”源自真空能。依据量子力学理论，真空中存在很多虚粒子对，它们一起生成后，又在瞬间彼此湮灭。由此发生的真空能起到排挤引力的作用，推进着空间向外延伸。

尔后，另一些研讨也从不同的视点（例如世界微波布景辐射和重子声波振动）找到了暗能量存在的直接依据，但这些依据都存在瑕疵。直到现在，支撑暗能量理论最结实的依据，依然是世界加快胀大。

亮度与年纪

但在2020年的第一周，暗能量大厦的根基却遭到不坚定。

这个充溢勇气的定论，来自韩国延世大学领导的研讨团队。

还记得Ia型超新星为什么能够用作测定间隔的“规范烛光”吗？由于Ia型超新星的亮度和间隔严厉对应。这样的定论，是依据数十年观测得出的经历联系。

可是，此前的研讨是否遗失了某些要素？在这篇最新论文中，研讨团队就对Ia型超新星进行了一次大规模的“巡检”。

运用智利的2.5米口径拉斯坎帕纳斯天文望远镜，以及坐落美国亚利桑那州的6.5米口径多镜面望远镜，研讨团队对约60个星系展开了为期9年的高质量光谱观测，观测的信噪比到达175:1。观测目标的挑选也适当考究。这项研讨涵盖了绝大多数附近的前期宿主星系中的超新星——这些前期的星系能够被精确认年。而观测数据量之大，使得研讨者有时机发现从前被遗失的规则。

终究，这些科学家在行将宣布于《天体物理学杂志》的论文中，宣布了令人惊奇的定论：这些超新星的肯定亮度与恒星群年纪有关，两者之间存在明显的相关性（年青的超新星亮度较低）。该定论的置信度到达99.5%。

假如这个定论得到后续研讨的证明，那么一场天体物理学革新势在必行。最直接的影响是，假如Ia型超新星持续被用作“规范烛光”，研讨者需求依据超新星所在的恒星群年纪校对观测成果。

更重要的问题是，此前依据Ia型超新星得出的定论，例如世界的加快胀大，又该怎么样处理？明显，科学家需求从头审视这些成果。

暗能量不存在？

让咱们回忆佩尔穆特的研讨。一颗Ia型超新星的红移程度确认了，而它看上去比预期愈加暗淡。关于这个现象，之前的解说是：暗能量的存在推进世界加快胀大，因而超新星的间隔比料想的更远。

但现在，最新的研讨提出了全新的或许性。当咱们考虑超新星亮度的演化，此前猜测的世界运动状况需求改写。或许，世界仍然在加快胀大，但暗能量的份额需求从头核算；又或许，更斗胆一点，世界没有在加快胀大，暗物质也底子不存在——一切这一切，都是出于恒星群年纪的差异。

在最新研讨中，作者也验证了这种或许性：假如暗物质真的不存在，经过恒星亮度随年纪的演化，也能够模拟出相似的亮度-红移曲线。

依据恒星亮度随年纪的演化（图中赤色曲线），也能够模拟出相似的曲线。

领导这项最新研讨的Young-Wook Lee教授在承受媒体采访时引用了卡尔·萨根的名言：“萨根说，‘特殊的定论需求特殊的依据’，但我不确认关于暗能量，特殊的依据是不是真的存在。咱们的成果阐明，经过超新星世界学推测出的暗能量，或许仅仅根据过错条件的假象。”

但无论如何，这个定论还需求经过更多后续研讨的查验。别的不要忘掉，除了来自超新星的依据，暗能量还存在其他直接依据，例如前面说到的世界微波布景辐射。世界微波布景辐射告知咱们，一般物质与暗物质不足以填满世界的总能量，空缺的部分就归于奥秘的暗能量。虽然近期的研讨提出了不相同的解说，但相同，更多后续研讨不可或缺。

终究，这些新式观点将经过查验，改写咱们对世界组成、运动的知道；仍是与物理学历史上的很多“重磅宣言”相同，仅仅一幕很快被人忘记的花絮？信任不久后，答案将真相大白。