两大观测 捕捉暗能量的影子 | ||||
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http://www.sina.com.cn 2003年08月08日10:15 国际先驱导报 | ||||
5年前,通过观察超新星爆发,科学家们探测到一种在推动宇宙加速膨胀的神秘力量--暗能量。但暗能量是否存在、其性质究竟如何一直是科学界的一个重大未解之谜。现在,由多国顶尖科学家组成的团队通过分析天文观察资料发现了暗能量在宇宙背景中投下的"阴影",这为暗能量的存在提供了又一个独立的证据。 两大观测点扫描宇宙背景 科学家们说,暗能量的这个"阴影"很微弱,一般难以察觉,他们是在对两个基于地面的天文观察仪器所获得的资料进行统计分析后才"看"出来的,其中一个是威尔金森微波异向探测器,简称WMAP,一个是斯隆数字天文台,简称SDSS。 WMAP探测宇宙中的光子,这可以显示宇宙背景辐射中的温度变化。宇宙背景是宇宙大爆炸发生后38万年至今在整个天空遗留下的残辉。那些光子在宇宙中穿行了漫长的距离,根据爱因斯坦广义相对论可知,其中一些必定受到星团和暗物质的引力影响。SDSS则探查星系的位置、相互间的距离,其探测到的星系目前已有上百万个。这两个天文观察装置都是近几年才开发和投入使用的。 "引力井"里藏有暗能量? 可以把宇宙时空连续设想为一张具有弹性的橡胶片,当物体经过时由于引力的作用就会在其周围的时空中造成相应的压痕,也称"引力井"。把一个钢球丢进海绵垫上就可看到同类现象。光子穿越时空沿着"引力井"的边缘飞行,它们先是沿着压痕斜面往下走并获得能量,然后在它们通过"引力井"的另一边斜面向上走时则先前所获得的能量又会丧失。 有时光子需要耗时几百万年才能穿过一些巨大星系的"引力井"。如果暗能量存在,能够对引力起抵消作用,那么实际上的"引力井"就可能要浅些。光子在经过这样的"引力井"时就可能不会把进入其中时所获得的能量全部丧失,而是还留下一点剩余。这种现象在光子飞行于整个宇宙间会发生很多次,物理学家称之为萨克斯-沃尔夫效应。这个效应极为微弱,只有不到百万分之一,但还是能够在WMAP和SDSS所观察到的天文资料中反映出来。 暗能量的影子是亮的 进行此项研究的国际团队成员之一、卡内基梅隆大学的鲍勃·尼科尔说:"结合WMAP和SDSS这两个新型天文仪器所获得的海量观测资料,我们就可以去查看这个极微弱的信号。如果我们往存在巨大星团的方向去观测,由于萨克斯-沃尔夫效应的存在,我们应能看到比较热一点的宇宙微波背景。而经过统计分析,我们的确发现宇宙微波背景热了一点点。"尼科尔称此为暗能量的"阴影"。 尼科尔承认他们的这个类比很糟糕,因为"阴影"通常是更暗一点,但他们所说的暗能量"阴影"恰恰相反。"我这样说是为了说明其中的物理过程。打开窗子让一束光照进来,用东西挡一下,就会在光辐射行进的路线上投下一个影子。只不过在我们研究的这个现象中,这个暗能量所投下影子要比宇宙微波背景更明亮一些,而不是暗一些。"(思平)
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