芝加哥論壇報:南極天文望遠鏡將探測「暗能量」之迷

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【明慧網2002年9月4日】芝加哥論壇報2002年8月30日報導,芝加哥大學和其他四所科研機構的天文工作者計劃在地球最寒冷的地方建造一台獨特的望遠鏡,希望通過它來揭開最大的宇宙之迷:為甚麼宇宙從某種意義上講在正「往上落」?

國家自然科學基金會星期四在華盛頓宣布授予該項目一千六百六十萬美元的科研經費,該研究小組預計這個南極望遠鏡可望在四年內投入使用。

它的使命是探索一個近期的新發現,該發現已經扭轉了物理學的研究方向。兩年前,天文學家震驚地發現,有跡象表明,宇宙被一股令人費解的反萬有引力的暗能量操控,使其以不斷加快的速度膨脹。

研究宇宙起源的科研人員曾經一度認為宇宙膨脹要麼是恆定的,緩慢擴大但基本保持不變,要麼就在減慢。

如果萬有引力在使宇宙膨脹速度減緩,那麼它最終會導致宇宙自身被壓潰,最終結果就是大擠壓理論。與其截然相反的大爆炸理論認為,宇宙是在100至150億年前的大爆炸中形成的。

另一方面,正在加速膨脹的宇宙意味著所有的恆星,銀河系和其它物質都將被越分越開,像被稀釋了一般,經過幾十億年以後宇宙就空了。

從根本上講,科學家對萬有引力幾乎是一無所知。人們曾經一度明白地知道,萬有引力就是物體間的相互吸引作用,在地球上就表現為物體總是落向地面。

不過,宇宙學研究人員現在懷疑,在宇宙這樣大的比例上,萬有引力在被他們稱作暗能量的物質的推動下,其表現與通常理解的引力恰恰相反。看到蘋果往天上「落」,牛頓也一定會吃驚的。

構思和發展暗能量望遠鏡的芝加哥大學宇宙研究中心的主任布盧斯-文斯坦說:「現在我們的確有反萬有引力存在,但它只存在於像天體這樣巨大的比例上。」

暗能量的一個最奇怪的特性是隨著宇宙的膨脹,它會產生越來越多的暗能量,促使宇宙以非線性速度膨脹。

在哈佛-斯密斯索尼天文中心工作的托尼-斯塔克說:「如果暗能量真的佔整個宇宙的70%,而且其規律如當前理論推測那樣的話,那麼它真的在開始主宰著宇宙中的一切。」

「它最終將停止星系的形成。從現在起,星雲團的形成會大量減少。」

除了芝加哥大學和哈佛-斯密斯索尼中心外,參加該項目的機構還有伊利諾大學阿巴那-香檳分校,加州伯克萊大學和克里夫蘭的Case Western Reserve大學。

該望遠鏡直徑長26.4英尺(合8.05米),像一個在遠古的空間中測量溫差的巨型溫度計。它很靈敏,可以測出被科學家稱之為宇宙微波背景的大爆炸餘熱中哪怕一千萬分之一度的溫度變化。

某一特定區域溫度的變化表明有一個星系團的存在。這就使天文學家可以統計出該區域星雲團的數目。星系團的數量越少,就越能證明暗能量在起作用,它迫使星系彼此飛離,快到無法集合成團。

該無線望遠鏡將被安置在南極,因為那裏總是很寒冷,這就限制了大氣中水蒸汽的含量,而水蒸汽會阻擋來自太空的微波輻射。

天文學家將用該望遠鏡來調查距地球50億至70億光年的星雲團,那時宇宙只有目前的1/3大小,星系也在快速地組成星雲團。

當微波穿越這些星雲團的時候,星雲團裏的塵埃將略微地改變輻射波長。而該望遠鏡有足夠的敏感度來捕捉這些變化,這樣天文學家們就可以知道在那早期,在特定的宇宙範圍內存在多少個星雲團。

有理論預測,如果暗能量正大大地加速宇宙的膨脹的話,星系就會被分得很散從而不可能形成許多星雲團。星雲團的數量越少,暗能量的力量則越大。

該項目的負責人,芝加哥大學的約翰-卡爾斯壯說:「有了南極望遠鏡,我們就可以看到星雲團是甚麼時候形成的,如何形成的。這在極大程度上取決於暗能量的本性,它是宇宙中難以琢磨的一個部份。」

暗能量與另一個宇宙之迷──暗物質是不同的。暗物質是指那些看不見的物質,它們給旋轉的星系提供了足夠的引力以防止它們彼此飛散開。科學家有信心最終解開暗物質之迷,也許那就是一些極其微小的無處不在的未知顆粒。

根據愛因斯坦的發現,物質與能量可以相互轉化,因此據估計暗物質佔宇宙能量的20-25%,恆星,行星和人只佔宇宙能量的3-5%。

目前,佔去宇宙能量70%的碩大部份據信就是神秘的暗能量。

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