天文學(xué)家早在哈勃時(shí)代就知道宇宙正在加速膨脹，但這種膨脹的物理機(jī)制仍然是個(gè)謎?，F(xiàn)在夏威夷大學(xué)一組研究人員做出了一個(gè)新的預(yù)測(cè)：造成這種加速膨脹的暗能量，來自于遍布星系之間空隙的致密暗能量天體，其研究發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。

在20世紀(jì)60年代中期，物理學(xué)家首次提出恒星坍塌不應(yīng)該形成真正的黑洞，而應(yīng)該形成一般的暗能量天體（GEODE）。

與黑洞不同，暗能量天體不會(huì)有奇點(diǎn)“破壞”愛因斯坦方程。相反，一個(gè)旋轉(zhuǎn)層圍繞著暗能量的核心。從外部看，暗能量天體和黑洞看起來大體相同，即使它們碰撞的“聲音”是由引力波天文臺(tái)測(cè)得。因?yàn)榘的芰刻祗w像黑洞，所以人們認(rèn)為它們?cè)谔罩械囊苿?dòng)方式與黑洞相同。夏威夷大學(xué)馬諾阿分校物理和天文學(xué)系研究員、這項(xiàng)研究的主要作者凱文·克羅克(Kevin Croker)說：如果你想解釋宇宙的加速膨脹，這就成了一個(gè)問題。

盡管去年證明了暗能量天體理論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體（GEODE）。如果它們像黑洞一樣移動(dòng)，保持在可見物質(zhì)附近，像我們銀河系這樣的星系就會(huì)被破壞。克羅克與物理與天文學(xué)系Jack Runburg，以及天文研究所及物理與天文學(xué)系教員Duncan Farrah合作，研究GEODE如何在太空中移動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，每個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)周圍的旋轉(zhuǎn)層，決定了它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式。

或是一種全新的現(xiàn)象

如果它們的外層旋轉(zhuǎn)緩慢，暗能量天體聚集的速度會(huì)比黑洞快。這是因?yàn)榘的芰刻祗w從宇宙本身的膨脹中獲得質(zhì)量。然而，對(duì)于具有接近光速旋轉(zhuǎn)層的暗能量天體，質(zhì)量增益由不同的效果主導(dǎo)，并且暗能量天體開始相互排斥。如果經(jīng)過觀察證實(shí)，這將是一種全新的現(xiàn)象。該研究小組在假設(shè)許多最古老恒星在宇宙年齡不到當(dāng)前年齡的2%時(shí)誕生時(shí)，在當(dāng)時(shí)形成了暗能量天體的假設(shè)下，求解了愛因斯坦的方程式。

當(dāng)這些古老的暗能量天體以其他恒星和豐富的星際氣體為食時(shí)，它們開始非常迅速地旋轉(zhuǎn)。一旦旋轉(zhuǎn)得足夠快，暗能量天體之間的相互排斥，導(dǎo)致它們中的大多數(shù)“間隔”進(jìn)入最終成為現(xiàn)在星系之間的空隙區(qū)域。這項(xiàng)研究支持這樣的觀點(diǎn)：即暗能量天體可以解決暗能量問題，同時(shí)與遙遠(yuǎn)距離的不同觀測(cè)保持和諧。暗能量天體遠(yuǎn)離現(xiàn)在的星系，因此它們不會(huì)擾亂星系內(nèi)計(jì)算的微妙恒星對(duì)。解決暗能量問題所需的古代暗能量天體數(shù)量與古代恒星的數(shù)量一致。

暗能量天體不會(huì)擾亂測(cè)量到的星系在空間中的分布，因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)光物質(zhì)形成當(dāng)今的星系之前就與之分離了。最后，暗能量天體不會(huì)直接影響大爆炸余輝中的溫和漣漪，因?yàn)樗鼈兪窃谶@一宇宙背景輻射釋放數(shù)億年后從死星中誕生的。研究人員對(duì)其研究結(jié)果持謹(jǐn)慎樂觀態(tài)度：人們認(rèn)為，如果沒有直接探測(cè)到LIGO-室女座引力波觀測(cè)站發(fā)出黑洞信號(hào)以外的東西，就永遠(yuǎn)無法判斷暗能量天體的存在，但現(xiàn)在對(duì)愛因斯坦的方程式如何將大小聯(lián)系在一起有了更清晰的理解。

博科園｜研究/來自：夏威夷大學(xué)馬諾阿分校

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/abad2f

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