热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

宇宙为何加速膨胀?或是来自于遍布星系之间空隙的致密暗能量天体

2022-09-25 22:00     来源:夏威夷大学马诺阿分校     核物理

天文学家早在哈勃时代就知道宇宙正在加速膨胀,但这种膨胀的物理机制仍然是个谜。现在夏威夷大学一组研究人员做出了一个新的预测:造成这种加速膨胀的暗能量,来自于遍布星系之间空隙的致密暗能量天体,其研究发表在《天体物理学》期刊上。在20世纪60年代中期,物理学家首次提出恒星坍塌不应该形成真正的黑洞,而应该形成一般的暗能量天体(GEODE)。

与黑洞不同,暗能量天体不会有奇点“破坏”爱因斯坦方程。相反,一个旋转层围绕着暗能量的核心。从外部看,暗能量天体和黑洞看起来大体相同,即使它们碰撞的“声音”是由引力波天文台测得。因为暗能量天体像黑洞,所以人们认为它们在太空中的移动方式与黑洞相同。夏威夷大学马诺阿分校物理和天文学系研究员、这项研究的主要作者凯文·克罗克(Kevin Croker)说:如果你想解释宇宙的加速膨胀,这就成了一个问题。

尽管此前证明了暗能量天体理论上可以提供必要的暗能量,但需要大量古老而巨大的暗能量天体(GEODE)。如果它们像黑洞一样移动,保持在可见物质附近,像我们银河系这样的星系就会被破坏。克罗克与物理与天文学系Jack Runburg,以及天文研究所及物理与天文学系教员Duncan Farrah合作,研究GEODE如何在太空中移动。研究发现,每个区域节点周围的旋转层,决定了它们之间的相对运动方式。

或是一种全新的现象

如果它们的外层旋转缓慢,暗能量天体聚集的速度会比黑洞快。这是因为暗能量天体从宇宙本身的膨胀中获得质量。然而,对于具有接近光速旋转层的暗能量天体,质量增益由不同的效果主导,并且暗能量天体开始相互排斥。如果经过观察证实,这将是一种全新的现象。该研究小组在假设许多最古老恒星在宇宙年龄不到当前年龄的2%时诞生时,在当时形成了暗能量天体的假设下,求解了爱因斯坦的方程式。

当这些古老的暗能量天体以其他恒星和丰富的星际气体为食时,它们开始非常迅速地旋转。一旦旋转得足够快,暗能量天体之间的相互排斥,导致它们中的大多数“间隔”进入最终成为现在星系之间的空隙区域。这项研究支持这样的观点:即暗能量天体可以解决暗能量问题,同时与遥远距离的不同观测保持和谐。暗能量天体远离现在的星系,因此它们不会扰乱星系内计算的微妙恒星对。解决暗能量问题所需的古代暗能量天体数量与古代恒星的数量一致。

暗能量天体不会扰乱测量到的星系在空间中的分布,因为它们在发光物质形成当今的星系之前就与之分离了。最后,暗能量天体不会直接影响大爆炸余辉中的温和涟漪,因为它们是在这一宇宙背景辐射释放数亿年后从死星中诞生的。研究人员对其研究结果持谨慎乐观态度:人们认为,如果没有直接探测到LIGO-室女座引力波观测站发出黑洞信号以外的东西,就永远无法判断暗能量天体的存在,但现在对爱因斯坦的方程式如何将大小联系在一起有了更清晰的理解。



推荐阅读

高能所老科协组织学术沙龙活动

自1989年北京谱仪开始运行,我国在陶粲能区物理实验研究中已辛勤耕耘30余年,取得了举世瞩目的成就,奠定了我国在高能物理领域的地位,为实现我国“在世界高科技领域占有一席之地”做出了重要贡献。苑长征回顾了北京谱仪实验研究对粒子物理发展所起的作用,报告了BESIII实验的研究现状和近期计划,以及我国和国际上对下一代陶粲能区物理实验进行的预研。 2022-09-21

科幻电影中发射强大的激光看起来很容易,但现实中为啥就这么难?

抛去科幻场景中的激光,更现实地说,为了物理研究将电子加速到令人难以置信的速度,科学家们都会想要一个尽可能紧密和强大的光束,以最大限度地提高能量。 2022-09-19

硅基超疏液涂层应用基础研究取得进展

中国科学院兰州化学物理研究所环境材料与生态化学研发中心硅基功能材料组长期从事超疏液涂层研究。课题组以硅酸盐黏土和有机硅化学为基础,构建了一系列性能优异的超疏液功能材料包括涂层、3D多孔材料、微纳米粒子等,突破了超疏液涂层的关键共性问题,解决了实际应用中的科学问题,实现了工程化应用如5G天线罩/雷达罩防雨衰、高压输电线路防结冰、电子产品防水防油膜等;与能源、通信等领域交叉,培育新方向,探索了超疏液表面在锂电池隔膜(Advanced Energy Materials 2018, 8, 1801778;Ener 2022-09-18

原子能院承办第二届核物理青年科学家学校学术活动

8月8日至13日,第二届核物理青年科学家学校(NUSYS 2022)学术活动在江西瑞昌举办,来自中国、美国、日本、韩国和印度等5个国家24所科研院校的近百位专家和青年学生参加活动。此次活动由中国原子能科学研究院承办,瑞昌核物理应用研究院协办,采用线上和线下相结合的方式进行。中国科学院院士张焕乔、马余刚出席并致词。 2022-08-18

核物理,首次测量出:地球上最稀有砹元素的电子亲和力为2.41578eV

科学家使用欧洲核子研究中心的核物理设备,首次测量了化学元素砹(At)的电子亲和力,这是地球上自然存在最稀有的元素。 2022-08-17

阅读排行榜