2003年7月,美國匹茲堡大學(xué)的瑞安·斯克蘭頓博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)多國科學(xué)家小組宣布,他們發(fā)現(xiàn)了宇宙存在暗能量的證據(jù)。
2005年2月,一個(gè)由英國、法國、意大利和澳大利亞等國科學(xué)家組成的研究小組宣布。他們?cè)诰嚯x地球2000萬光年的室女座發(fā)現(xiàn)了由暗物質(zhì)組成的星系。宇宙學(xué)家認(rèn)為,這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是宇宙學(xué)研究的一個(gè)重大突破。世界各大媒體都對(duì)此作了詳盡報(bào)道。
也許你們會(huì)問:暗能量是什么?暗物質(zhì)是什么?欲知答案還得從超新星說起。
與人的死亡不同,有一些瀕死的恒星不是靜靜地死去,而是在“斷氣”前突然發(fā)生爆炸,變得異常明亮,這就是超新星爆發(fā)。通過觀測超新星,科學(xué)家能知道有關(guān)宇宙的一些秘密,比如宇宙的過去、現(xiàn)在和未來。
公元2000年前后,科學(xué)家對(duì)超新星進(jìn)行了一系列非常重要的觀測。
什么是超新星?超新星是恒星在死亡前的“大爆炸”。大多數(shù)天體在我們的一生中是很難觀察到它們的變化的,即使是100萬年內(nèi),也沒有多大變化。超新星則不同,超新星是一種快速變化的天體,其亮度在一星期之內(nèi)就會(huì)發(fā)生變化,在一個(gè)月內(nèi)則會(huì)發(fā)生明顯的變化。
科學(xué)家為什么要觀測超新星呢?用吹氣球來簡單說明。當(dāng)你吹一個(gè)表面有斑點(diǎn)的氣球時(shí),你會(huì)看見,氣球表面上的斑點(diǎn)會(huì)隨著氣球表面的膨脹而逐漸變大。同樣的道理,當(dāng)科學(xué)家觀察超新星時(shí),他們會(huì)“看見”,超新星發(fā)出的光線在膨脹的宇宙(根據(jù)大爆炸理論,宇宙起源于一次大爆炸,自那以后宇宙一直在膨脹)中旅行時(shí)會(huì)被拉長(紅移現(xiàn)象,參見后面的文章《開天辟地大爆炸》)。因此,只要測試超新星發(fā)出的光線的變化,科學(xué)家就能知道在光線從超新星出發(fā)旅行到地球的時(shí)間里宇宙膨脹了多少。進(jìn)而了解宇宙最后的命運(yùn)。這種方法也是目前測量遙遠(yuǎn)天體在宇宙中旅行速度的最好的方法。
值得注意的是,科學(xué)家這一次重點(diǎn)觀測的不是一般的超新星,而是一種特殊的超新星——1a型超新星。這種超新星的特點(diǎn)是,不管離我們有多遠(yuǎn),它們的光度看起來都是相同的。我們有這樣的經(jīng)驗(yàn),如果把一個(gè)光源放在不同的地方,它的光度看起來是不一樣的,放在近的地方則亮,放在遠(yuǎn)的地方則暗。而1a型超新星不管是近還是遠(yuǎn),它們都宛如同樣亮度的車燈,分不清哪個(gè)亮哪個(gè)暗。顯然,1a型超新星更便于觀測。
觀測1a型超新星首先要找到它們,而找到它們可不是一件容易的事。一方面,1a型超新星如此稀少,在一個(gè)星系中大約100年才可能爆發(fā)一次。因此觀察1a型超新星就像觀察兩個(gè)星系發(fā)生碰撞那樣困難。另一方面,我們要找的是年老的恒星,而望遠(yuǎn)鏡視場里的亮點(diǎn)大多數(shù)是星系,還有小行星、流星等其他天體。在眾多天體中,尋找1a型超新星不啻大海撈針。