暗能量决定宇宙的终极命运,科学家是如何发现它的存在的?
宇宙的末日终有一天会来临,但它会如何走向终点?大崩塌曾一度是可能的答案,宇宙中看不见的主体,暗物质会导致空间崩塌,星系互撞,行星互相合并,万物的温度和密度都越来越高,宇宙就像一颗圈的恒星。
但暗能量推翻了大崩塌理论,它像火箭燃料一样,提供星系间空间扩张的能量。如今宇宙只剩下两种可能的命运,那就是大撕裂或大冻结,这两种情况都要靠暗能量。要让宇宙出现大撕裂,摧毁一切,暗能量在未来必须要以指数激增;大冻结则需要暗能量稳定地增长,将各星系分开。我们无法写出我们宇宙的终曲,除非我们能了解暗能量的特性。
2009年5月,欧洲太空总署发射了普朗克卫星,目的是要寻找暗能量的起源。那是一个高灵敏望远镜,会寻遍空间与时间,回溯数十亿年,朝一切的初始前进,最后获得我们的宇宙在137亿年前的样子,当时是大爆炸后38万年。
普朗克卫星完成的工作,就是拍摄到初期宇宙的照片,告诉我们初期宇宙的样子,让我们看到最详细且最正确的宇宙初期形象。在这张照片中的宇宙像是一碗热汤,里面有质子,电子和光子,氢原子才刚开始形成,物质起源时的光就是这个样子。蓝色部分比较冷,红色的比较暖。最后,我们在图上看到的那些红色热点区域会形成很大的超星系团,其中有成千上万个星系,每个星系都包含数十亿颗恒星。引力和扩张力促成这些初期星系的形成,暗能量此时似乎还没开始作用。那么暗能量是从何时开始控制宇宙的呢?
天文学家布兰达弗莱和她的团队利用大型地面望远镜,在亚利桑那的基特峰国家天文台观察。她窥视过往,获取宇宙从幼年期开始一路成长的相关资讯。每次观察期间,他们都会测量出每个星系的速度和相关位置,以确定它在太空中的确实位置。
目前为止,研究团队正绘制出大约一百万个星系的三维图像,每个模糊的斑块都是一个成熟的星系,其中包含了大约两千亿颗恒星。科学家将这青少年时期的宇宙和它的幼儿期照片做比较,结果显示暗能量出现时,宇宙的年纪大约是现在的一半。在大约大爆炸后八十亿年时,宇宙的扩张开始加速,我们就处于这段加速期。
研究资料同时也显示在空间扩张时,暗能量也随之同步增加。如果你在一个盒子里头放入暗能量,把盒子拿去称重,再把盒子扩充成两倍大,不打开盒子,也不放进任何东西进去,再拿去称重,重量也会变成两倍。这个重大发现代表了大撕裂应该不会发生,暗能量会持续逐渐增加,宇宙会往大冻结的方向前进。经过不懈的实验探测计算,科学家终于计算出了时间表,算出宇宙末日的时间表。