為什么有暗能量

根據(jù)最新的估計(jì)，可視宇宙——即我們可以看到的所有的東西：星系，恒星，行星等——僅占宇宙中能量的4%，另有23%是以暗物質(zhì)的形式存在。而剩余的73%要?dú)w于所謂的“暗能量”。

直到宇宙史上的這個(gè)階段——大爆炸后約70億年時(shí)，在引力的影響下膨脹變慢了。引力是唯一能在天文距離上造成顯著差別的力，而且這是一種將物質(zhì)拉到一起的吸引力。我們或許可以預(yù)料，引力的強(qiáng)度將決定宇宙的終極命運(yùn)。

在我們討論的這個(gè)時(shí)代，宇宙在膨脹。而且直到今天它仍在膨脹。但是這個(gè)膨脹會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去嗎？還是說在至少800億年后星系會(huì)掉轉(zhuǎn)頭來再次沖到一起形成一次大坍塌？所有這些都取決于宇宙中物質(zhì)的平均密度，用希臘字母Ω表示。如果Ω大于1，引力占據(jù)上風(fēng)，在時(shí)間終結(jié)之時(shí)會(huì)有一次大坍塌；如果Ω等于1，那么膨脹會(huì)逐漸減慢但永遠(yuǎn)不會(huì)完全停止，這被稱為一個(gè)平坦的宇宙。如果Ω低于這個(gè)臨界值，膨脹將變慢，但將一直持續(xù)下去。在討論暴脹時(shí)說過，我們掌握的證據(jù)似乎說明宇宙是平坦的。但是對一種特殊類型的超新星：Ia型超新星的觀測提醒我們，事情可能復(fù)雜得多。

讓我們通過這些超新星回顧一下位于大爆炸和今天的中間點(diǎn)的關(guān)鍵時(shí)代。為什么這種類型的爆炸如此特別？因?yàn)檫@些爆炸的極大光度即內(nèi)稟亮度都是相同的，所以可以作為標(biāo)準(zhǔn)燭光使用，讓我們能夠測量距離。我們將超新星爆炸時(shí)在天空中的視亮度和它的內(nèi)稟亮度相比較，其差值就表示距離有多遠(yuǎn)。看起來更亮的超新星一定是距離我們更近。

為什么這些超新星都具有相同的內(nèi)稟亮度？據(jù)認(rèn)為這類超新星產(chǎn)生于一顆普通恒星的白矮星伴星的徹底毀滅。較小而致密的矮星從它的較大的伙伴那里吸積了過多的物質(zhì)，最終它自身變得不穩(wěn)定。這顆矮星在一次巨大的熱核爆炸中把自己炸成了碎片。由于這種爆炸總是發(fā)生在同樣的臨界質(zhì)量下，爆炸的光度在每種情況下都是一樣的。

我們有兩種方法計(jì)算包含超新星的星系的距離：通過譜線的紅移和超新星的峰值光度。但在什么地方出了問題，使得超新星看上去比它們本應(yīng)具有的亮度要暗，所以似乎比預(yù)計(jì)的遙遠(yuǎn)。這也正是天文學(xué)家們期待的最后一件事情。只有一種可能的解釋，現(xiàn)在宇宙膨脹的速度一定比以前要快。宇宙的膨脹正在加速而非減速，這種使宇宙膨脹加速的能量我們稱之為暗能量。