天文学家已经知道宇宙正在加速膨胀20年有余,但是其中物理学机制仍是个谜。现在美国夏威夷大学马诺阿主校团队提出一个新理论,认为导致宇宙加速增长的暗能量、可能就藏在传播于整个星系之间空隙中的大量致密物体。
1998年时,两个天体物理学家团队各自得出宇宙膨胀速度正在加快的结论,让宇宙变得更加陌生。科学家将背后驱动力赋给“暗能量”解释,据计算,暗能量约占宇宙68%质能,但我们仍不知道暗能量到底是什么。
1960年代中期物理学家首先提出一个假设,暗能量可能潜伏在一种称为GEODE(Generic Objects of Dark Energy)的物体中,这种物体也来自恒星坍塌,对外部观察者而言,这些奇特物体看起来非常像黑洞,但不同的是黑洞含重力奇点,而GEODE由暗能量组成,有一个旋转层围绕着暗能量核心,不会“破坏”爱因斯坦方程。
现在夏威夷大学马诺阿主校团队发布一篇新研究,尝试解释GEODE可能如何加速宇宙膨胀、以及我们在哪里可以找到它们。
研究人员发现,GEODE周围的旋转层决定了它们如何相对移动,如果外层旋转缓慢,GEODE会比黑洞更迅速聚在一起(通过宇宙膨胀本身获得质量,令人费解);但如果外层旋转速度接近光速,则GEODE就会开始相互排斥,这种作用可能很大程度上推动了宇宙膨胀加速。
团队以爱因斯坦方程为前提,假设许多最古老恒星(诞生于宇宙当前年龄的2%内)在死亡后塌缩形成GEODE,当这些GEODE以其他恒星和丰富的星际气体为食时开始高速旋转,一旦转得够快,GEODE的相互排斥力便促使它们保持“社交距离”,进入宇宙空洞区域(纤维状结构之间的空间)。
如此一来,GEODE既不会干扰宇宙微波背景辐射(因为GEODE在辐射产生后几亿年才形成),也不会像黑洞一样与常规物质作用而可能破坏当今星系(因为它们进入了宇宙空洞三不管地带),还能解释为何宇宙会加速膨胀。
当然,理论是一回事,搜索实际证据又是另一回事,目前很难有仪器可以证明GEODE的存在,即使利用重力波观察,GEODE也会因为很像黑洞而难以区别。如果没有可以直接检测出不同于LIGO、Virgo特征的仪器,基本上无法分辨出GEODE,我们只能猜测它们就在宇宙空洞结构中。
新论文发布在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)。
(首图来源:夏威夷大学马诺阿主校)