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鄭玄琦
高級版主 | 昨天 23:32

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用來觀察暗能量光譜,由全球超過70多所研究機構的數百名科學家和工程師聯合建造的儀器 DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument)。(美聯社)
© The Storm Media
一項由韓國延世大學教授領導的最新研究稱,宇宙的膨脹可能正在減速、暗能量正在減弱,可能導致宇宙最終走向「大崩墜」(Big Crunch)的情景。《衛報》稱,這項研究對曾獲諾貝爾獎、主導學界長達 27 年的「宇宙加速膨脹論」提出了極具挑戰性的質疑。隨著其他研究組織也得出類似結論,一場關於暗能量本質和宇宙終極命運的激烈辯論,正在天文學界蓄勢待發。

長期以來,天文學界的主流觀點認為宇宙的膨脹正在加速。這項理論是基於 1990 年代天文學家對「1a 型超新星」(type 1a supernovae)的觀測結果:他們發現這些超新星的亮度可以代表它們的距離,透過測量超新星的「紅移」(redshift,光線因宇宙膨脹而被拉伸)可估計宇宙各部分膨脹的速度。當時的觀測顯示,遙遠的超新星的亮度比預期暗淡,這讓天文學家們得出結論:宇宙膨脹正在加速,且存在一種看不見的神秘力量「暗能量」(dark energy)克服引力、推動星系遠離;暗能量的發現也因此獲得 2011 年諾貝爾物理學獎的肯定。
然而,韓國延世大學的李永旭(音譯)教授採用新的研究方法,對原本的預設提出質疑:李教授的研究團隊透過不同方法估計 300 個「宿主星系」(host galaxies)的年齡,發現早期宇宙恆星的屬性存在簡單的變化,導致它們平均產生較為暗淡的超新星。他們修正了這種系統性偏差後得出驚人結論:宇宙雖然仍在膨脹,但膨脹的速度已經減慢,且暗能量正在減弱——這徹底顛覆了宇宙將永遠膨脹下去的主流預測。如果暗能量持續減少到變成負值,理論上預測宇宙將以「大崩墜」(Big Crunch)告終。
李教授表示:「自發現暗能量和宇宙加速膨脹以來,已經過去了 27 年。但其中有一個關鍵假設,結果證明是錯誤的——這就像襯衫的第一顆鈕釦扣錯了。如果這些結果得到證實,就標誌著宇宙學領域的一次重大典範轉移。」

《衛報》稱,這篇發表在《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上的論文,預計將在宇宙學界引發巨大的爭議和質疑。畢竟,它挑戰的是一項獲得諾貝爾獎且統治學術界近 30 年的理論。不過,這項研究的影響力不容小覷。英國達勒姆大學(University of Durham)的宇宙學家弗倫克教授(Prof Carlos Frenk)雖未參與該研究,但表示這項發現「絕對有趣、非常有挑釁性。雖然很可能是錯的,但你不能忽視它誘人且深刻的結論」。

值得注意的是,在該研究發布之前,自全球超過70多所研究機構的數百名科學家和工程師,聯合建造的一個名為DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument,暗能量光譜儀)的新型強大儀器,在今年初也獨立達成了類似結論。在兩方人馬都對主流理論提出質疑後,一場關於暗能量的本質和宇宙最終命運的激烈辯論,已正式在宇宙學界展開。

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732
皇帝 | 10 小時前

這項由韓國延世大學李英旭教授(Prof. Young-Wook Lee)團隊提出的研究,其關鍵的「系統性偏差」修正細節集中在對Ia 型超新星(Type Ia Supernovae)作為宇宙「標準燭光」的假設上。「宇宙加速膨脹論」的證據主要來自觀測遙遠的 Ia 型超新星。Ia 型超新星被視為「標準燭光」,意思是它們在爆炸時的絕對亮度(Intrinsic Luminosity)應該是固定的。天文學家透過比較它們的觀測亮度(Apparent Brightness)與預期亮度,來計算它們的距離,進而推導出宇宙膨脹的速度。

李教授團隊認為,過去的研究忽略了一個關鍵因素,導致數據出現系統性偏差,Ia 型超新星的實際亮度會受到它們的祖星(Progenitor Stars,即形成超新星的恆星)年齡的影響。即使經過標準化程序,來自較年輕恆星族群的超新星會系統性地顯得較暗,而來自較年老恆星族群的超新星則顯得較亮。

李教授團隊基於他們測得的「年齡-亮度關係」,針對每一顆超新星的數據,依據其紅移所對應的祖星平均年齡進行了系統性的亮度修正(即年齡偏差校正)。校正後的超新星數據不再支持主流的「宇宙學常數 ΛCDM 模型」(該模型認為暗能量恆定且導致加速膨脹)。

最引人注目的結果是,校正後的超新星數據與另外兩種獨立的宇宙學探測手段——重子聲學振盪(BAO)和宇宙微波背景輻射(CMB)——單獨分析的結果更為吻合,它們都傾向於一個非加速膨脹且暗能量會隨時間演化的宇宙模型。

李教授的團隊認為,過去被用來證明宇宙加速膨脹的「超新星變暗」現象,不僅是宇宙學效應(膨脹加速),更包含了恆星天體物理學效應(祖星年齡導致的固有亮度差異)。他們修正了這個「鈕扣扣錯了」的錯誤,從而得出了宇宙正在減速,並可能導向「大崩墜」的結論。
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