孟买塔塔基础研究所的研究人员与牛津大学的苏比尔·萨卡教授共同领导的一项新分析对现代宇宙学的中心思想之一提出了质疑:由于量子真空中的“暗能量”,宇宙正在以更快的速度膨胀。
他们的信,在 英国皇家天文学会每月通知认为宇宙加速的证据并不像人们广泛假设的那么有力。结论是有争议的。在该杂志的同一期中,牛津大学玛丽亚·文森齐教授的另一篇论文得出的结论是,观测结果继续支持宇宙加速。
回顾超过 1700 颗超新星
牛津大学鲁道夫·佩尔斯理论物理中心的萨卡教授与印度塔塔基础研究所的阿尼梅什·萨赫和穆罕默德·拉梅兹合作,修订了最重要的空间观测数据集之一。他们的分析重点是 Pantheon+,这是一个包含 1,700 多颗 Ia 型超新星观测数据的数据集。
25 年多来,天文学家一直依靠这些爆炸的恒星来追踪宇宙如何随着时间的推移而膨胀。对 Ia 型超新星的测量发现宇宙膨胀似乎正在加速,这一突破性成果荣获 2011 年诺贝尔物理学奖。
研究人员检查了 Pantheon+ 观测结果,同时结合了最近提出的对最终产生 Ia 型超新星爆炸的恒星年龄的修正。他们还研究了视加速度是否在所有方向上都相同,正如标准宇宙学模型所假设的那样。
该研究的合著者、牛津大学鲁道夫·佩尔斯理论物理中心的苏比尔·萨卡教授表示:“越来越多的证据表明,Ia 型超新星的光度取决于它们起源恒星的年龄。” “如果不考虑这种影响,可能会得出扩张速度正在加快的错误结论。”
一个可以慢下来的世界
研究人员对恒星年龄进行修正后,发现观测结果不再支持具有相同加速度的宇宙。相反,他们的分析表明,总体而言,宇宙膨胀可能正在放缓而不是加速。
该团队还研究了表观加速度是否可能是各向异性的。换句话说,他们想知道效果是否会根据测量的方向而变化。这样的结果将与标准的宇宙学假设相矛盾,即宇宙在大范围内的所有方向上都以相同的方式表现。
萨卡和他的同事认为,如果表观加速度是有方向性的,那么暗能量就不能解释它。在他们的解释中,量子真空产生的效应不应该从一个方向到另一个方向变化。
萨卡教授说:“我们发现,估计的加速度主要指向我们局部移动的方向,如宇宙微波背景中的热点所示,并且随着距离的增加而消失。” “这不受超新星光度校正的影响 – 因此无论是否应用校正,它都排除了暗能量。校正将各向同性分量转变为衰减 – 这再次排除了暗能量。”
宇宙学家仍存在分歧
这些发现与普遍认为宇宙正在加速膨胀的观点相矛盾,这一结论与二十多年前宣布的诺贝尔奖获奖发现有关。
然而,其他研究更广泛问题的研究人员却得出了不同的结论。牛津大学教授玛丽亚·文森齐 (Maria Vincenzi) 与该杂志同一期发表的一篇论文表明,现有证据仍然支持宇宙加速。
他解释道:“我们研究的主要作者是了解 Ia 型超新星环境如何影响宇宙测量的世界专家,在超新星天体物理学和银河演化方面拥有十多年的经验。我们的最新发现为过去三十年来不断出现的宇宙学框架提供了更多可信度,并使我们能够回答过去三十年来社会一直在问的一个大问题。物理学:暗能量本身的本质。”
鲁宾天文台可能有助于解决争端
这两种解释很快就会面临非常广泛的观察的检验。来自鲁宾天文台遗留时空巡天(LSST)的数据预计将提供数十万颗超新星的测量结果。
这个巨大的新样本应该为宇宙学家提供了一个强大的机会来测试宇宙是否确实在加速,明显的效应是否随方向而变化,以及暗能量在塑造宇宙膨胀中扮演什么角色。