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超新星的观测结果似乎不支持暗能量

2016-11-19 环球解密

■三位物理学家重新分析了对1A超新星(supernova type 1A)的观测结果。他们发现宇宙似乎没有在加速膨胀的迹象。也就是说,没有足够的证据支持暗能量的存在。

©NASA

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撰文|陈劲豪

宇宙目前是否在膨胀是宇宙学家相当关心的问题。在1990年代,宇宙学家认为宇宙膨胀的速度应该是不变,或是越来越慢。但是Saul Perlmutter,Adam Riess与Brian Schmidt所领导的两个团队,利用1A超新星来测量宇宙膨胀的速度,发现宇宙膨胀的速度有增加的趋势。这不但让他们三位拿下了2011年的诺贝尔物理奖,同时也引起了科学家提出各种解释为什么宇宙会加速膨胀。目前主流的解释是因为有暗能量的存在,所以导致宇宙持续加速膨胀。

为什么1A超新星可以拿来测量宇宙膨胀的速度?主要是因为所有的1A超新星基本上大小,亮度都约略相当,所以在天文观测上常常被拿来当作“标准蜡烛”来测量距离。透过测量到的亮度与光谱红位移的程度,天文学家可以确定超新星的位置与移动的速度。

Saul Perlmutter,Adam Riess与Brian Schmidt三位物理学家在1990年代发表他们的观测结果的时候,大概只用到七十个左右的1A超新星。在这之后,天文学家大概又找到了数百个1A超新星。因此英国牛津大学的Subir Sarkar,丹麦Niels Bohr International Academy的Jeppe Nielsen与意大利University of Turin的 Alberto Guffanti决定用更多的1A超新星来重复检查这个结果。

他们用了740个1A超新星的观测数据,得到的结果显示宇宙正在加速膨胀的可能性并不特别显着,比三个标准差更小一点。三个标准差的意义是这个结果有99.7%的可能性是真的,或是说有0.3%的机会是统计扰动所引起。因此这三位科学家认为从1A超新星的观察结果,并不能够支持宇宙加速膨胀或是暗能量的理论。

但是对其他物理学家而言,要根据这个结果就判定暗能量不存在似乎是言之过早。因为首先,尽管这个结果很接近但是不到三个标准差,但是对一些物理学家来说,这可以被认为是“不太明显的证据”。另外,除了透过1A超新星进行测量之外,还有许多其他的实验,例如宇宙背景辐射,都可以看到宇宙加速膨胀的迹象。不过毫无疑问的,这的确显示过去由超新星来推出暗能量存在的说法没有想像中来的牢靠。或许要等到第二组团队用不同的统计方法再验证一次,或是等到有更多的观测数据后,大家才会有更一致的看法。

原始论文
Marginal evidence for cosmic acceleration from Type Ia supernovae

J. T. Nielsen, A. Guffanti & S. Sarkar
Scientific Reports 6, Article number: 35596 (2016)
doi:10.1038/srep35596

相关报导:
Physics World 2016/10/21: Supernovae analysis finds scant evidence for dark energy

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