从未见过暗物质和暗能量，为什么我们认为它们存在？

从未见过暗物质和暗能量，为什么我们认为它们存在？本章共62字, 更新于: 2024-12-16 05:56:12

天文学家希望在欧几里德任务绘制的宇宙星系分布图中找到暗能量的特征。(图片来源:欧空局)
（神秘的质和地球uux.cn）据美国太空网（Tereza Pultarova）：科学家们认为，我们对构成宇宙的什们物质只有大约5%的了解。是见过的，你没看错。暗物暗宇宙学模型表明，质和根据现有的什们理论，不可见的见过能量和物质必须构成宇宙的95%。
宇宙中不可见的暗物暗部分由两种成分组成，暗能量和暗物质。质和后者没那么神秘，什们科学家们相当确定它的见过存在:没有它，引力定律根本不起作用。暗物暗如果只有可见物质的质和话，我们所看到的星系不可能在大爆炸以来的时间里聚集到现在的大小。事实上，如果可见物质的引力是将它们拉在一起的唯一力量，许多星系甚至不会像现在这样保持在一起。
欧洲的新太空望远镜欧几里德将试图绘制这种看不见的东西，但如果它的发现不符合预期呢？很多事情都岌岌可危，包括爱因斯坦广为人知的广义相对论。
20世纪30年代的首次观察表明，暗物质一定在宇宙中普遍存在，以防止物体飞离。从那以后，天文学家发现这种看不见的暗物质必须构成宇宙中所有物质的至少85%。几十年来，科学家一直试图检测这种不可见物质，他们认为，这种物质必须由某种粒子组成，可能类似于几乎不与可见世界相互作用的惰性中微子。
然而，暗能量的情况更加复杂。这种难以捉摸的力量的发现可以追溯到1998年，当时天文学家发现宇宙的膨胀正在加速。膨胀本身最初是由大爆炸的能量驱动的，但由于大爆炸发生在很久以前(准确地说是138亿年前)，这种膨胀应该正在放缓。
为了解决这个难题，理论家们假设一定存在某种神秘的力量，即暗能量，这种力量对抗重力，驱使物质分离。根据美国宇航局的说法，宇宙学模型显示，暗能量占宇宙所有能量的68%。但是天文学家承认它存在的证据有点模糊。
英国兰开斯特大学天体物理学教授、欧几里德科学家伊泽贝尔·胡克告诉Space.com说:“当你认为那里只有重力时，宇宙的[加速膨胀]就没有意义了。”。“它不应该减速。所以我们观察到它变得越来越快的事实意味着一定有别的东西。我们称之为暗能量，因为我们根本不知道它是什么。”
胡克是1998年发现这一现象的小组成员之一，从那时起，他就像其他许多科学家一样，一直想知道这种暗能量究竟是什么。
“我们真的不知道，”她说。“最好的理论是，它可能是空间本身的某种属性，就像一种无处不在、无时不在的能量，但没有解释它应该是什么。”
模型表明，这种能量必须均匀地分布在整个宇宙中，并且总是具有相同的强度。在宇宙早期，暗能量的影响并不明显，因为大爆炸最初的“反冲”推动了宇宙的大部分膨胀。然而，大约50到60亿年前，暗能量成为“一种主导力量，对抗正常物质和暗物质的引力，”欧洲航天局(ESA)欧几里德项目经理朱塞佩·拉卡告诉Space。
“这有点令人不安，随着宇宙的膨胀，这种能量似乎有一个恒定的密度，”拉卡说。“这意味着(额外的)能量产生了，因为密度是恒定的。它不会因为宇宙变大而被稀释。所以这意味着有额外的能量。”
然而，也有可能根本不存在暗能量这种东西，并且需要暗能量存在的宇宙学模型是错误的。这些模型基于阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，该理论用一系列方程描述了宇宙的物理“规则”。如果欧几里德望远镜(以及其他即将到来的用于研究暗能量的望远镜)的未来观测表明暗能量并不是一种恒定的、无所不在的力量，这将意味着这个著名的理论并不完全正确。
“我们知道广义相对论在系统层面上工作得很好，”拉卡说。“但有一种可能性是，它在宇宙尺度上并不那么有效，因此不需要暗能量。”
欧几里德将通过绘制100亿年前的星系分布图，并比较这种分布在宇宙演化过程中的变化，来寻找暗能量的证据。这些观察将揭示是否真的有一种恒定的、无所不在的力量在起作用，或者是否有别的事情正在发生。
“我们可能会发现，我们并不是在所有地方都看到这个能量常数的[影响]，但我们在某些地方或时间上看到了一些差异，”胡克说。“然后事情会变得非常有趣，这真的会是革命性的，因为我们必须彻底改变我们的理论。”
这可能意味着发现者将获得诺贝尔奖。欧几里德望远镜于7月1日由SpaceX猎鹰9号火箭发射，将花费六年时间绘制我们银河系以外三分之一的天空。只有到那时，天文学家才有足够的数据来确定。

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