沒有類似暗能量作用,圖中的線條應接近正圓形
神秘的暗能量(dark energy)真的在加速宇宙的膨脹嗎?一支由50餘位天文學家組成的國際研究小組通過計算一萬多個星系的合併速率,進一步加深了人們對宇宙暗能量奧秘的認識。新的研究技術也將成為日後測量暗能量如何發揮作用的強大工具。相關研究論文發表在1月31日的《自然》雜誌上。
暗能量的觀點提出於10年前,當時由美國空間望遠鏡科學研究所Adam Riess領導的研究小組在《天體物理學雜誌》上發表論文稱,宇宙的膨脹在加速進行,而非許多科學家認為的那樣變慢或開始收縮。這一發現的影響是巨大的:宇宙的大尺度上不僅存在著一種比引力更強大的反作用力,而且這種「力」(後來即被稱為暗能量)似乎組成了宇宙物質的四分之三還多。
不過,關於暗能量一些基本問題的爭論依然存在,甚至就暗能量到底存在與否也是眾說紛紜。造成這一狀況的關鍵在於關於宇宙膨脹還存在其它可能的解釋。比如,在宇宙的最大尺度上,引力的作用方式和表現可能與一般情況下截然不同。科學家們目前仍在不斷開發和利用更加強大和敏感的工具,投身於揭開這一謎團的努力中來。
作為歐空局VIMOS-VLT深度巡天計畫(VVDS)的一部分,在新的嘗試中,51位研究者利用歐空局甚大望遠鏡(VLT)的可見光多目標光譜儀(VIMOS),確定了在相同宇宙鄰域中大約13000個鬆散關聯星系的運動速度,這些星系與地球的距離大致相同,為70億光年。研究人員明白,隨著時間過去,許多星系會趨於合併,最終成為超星系團。因此,在大量星系剛剛開始發生聯繫時就檢測它們的運動狀態,有助於揭示暗能量是否阻礙了令星系結合的引力作用。這些70億光年外的星系所反映的宇宙壽命只有現在的一半。
研究結果到目前為止是不錯的。將最新研究與此前在現今宇宙中進行的2度視場星系紅移巡天(Two-degree-Field Galaxy Redshift Survey,簡稱2dFGRS)研究數據進行對比後,研究人員發現,在單純的引力之外,確實有一些東西「扭曲」著星系的速度。因此,隨著時間的推移,星系的合併速度越來越慢,所要克服的障礙也越來越大。而唯一的問題是科學家認為此次的研究還是太有限,不能得到無可辯駁的結論。
論文第一作者、義大利佈雷西亞天文台(Osservatorio Astronomico di Brera)的Luigi Guzzo說,「我們在星系形成星團之前抓住了它們。」論文合著者、義大利羅馬大學的Enzo Branchini表示,這是該技術首次用於暗能量的探測,而他們下一步將通過研究更多不同距離、不同年齡時期的星系(有可能達到1億顆),努力證實第一輪研究得出的答案。Branchini說,最終足夠的樣本數量將能夠讓暗能量的某一種解釋凌駕於其它之上。
對於最新研究結果,前輩Riess評價說,「這是一個令人振奮的消息,暗能量仍然是宇宙學和物理學中最緊迫的問題之一。」美國達特茅斯學院(Dartmouth College)的宇宙學家Robert Caldwell也表示,儘管這只是初步結果,但星系合併速率的測定將對科學家計算宇宙為何加速膨脹十分有用。