宇宙中最神秘的一股能量暗能量,它从何而来?

暗物质是漂浮在星系周围的看不见的物质,物理学家已经使用巨大的粒子对撞机和其他复杂的技术来寻找它。
但是暗
【菜科解读】
什么是暗能量?
宇宙黑暗的一面——它充满了暗物质和暗能量。
暗物质是漂浮在星系周围的看不见的物质,物理学家已经使用巨大的粒子对撞机和其他复杂的技术来寻找它。
但是暗物质的陌生兄弟暗能量呢?
暗能量是指随着时间的推移导致宇宙膨胀得越来越快的事物。
作为宇宙中能量的主导形式,暗能量正在推动宇宙加速膨胀,但它的性质仍然是一个完全的谜。
暗能量是物理学家提出的一种假想能量形式,用于解释为什么宇宙不仅在膨胀,而且还在加速膨胀。
将暗能量视为引力的邪恶对应物——一种反引力的力,它提供充满宇宙并拉伸时空结构的负压。
暗能量以越来越快的速度驱使宇宙物体分开,而不是像引力那样将它们聚集在一起。
据估计,暗能量约占宇宙总能量和物质(物质/能量收支)的 68% 至 72%,这意味着它在很大程度上支配着暗物质和日常物质。
暗能量在做什么?如果暗能量导致宇宙加速膨胀,我们难道不应该看到我们的咖啡杯从我们身边移开,或者注意到我们每天上下班的时间越来越长吗?
我们没有看到这样的事情发生(尽管有时我们可能会感觉),因为受引力束缚的物体,例如恒星、行星系统、星团、星系、星系团,甚至我们的咖啡杯和桌子,似乎没有经历过暗能量的影响。
在小尺度上,引力仍然战胜暗能量。
暗能量似乎只在宇宙的最大尺度上起作用,随着宇宙的膨胀,这种现象只能通过观察被数百万、数十亿的巨大空间鸿沟隔开的星系和其他宇宙物体来测量。
甚至与我们相距数百亿光年。
并且这些宇宙物体之间的距离越大,它们彼此远离的速度就越快。
作为对此的一个简单的比喻,想象一下在气球上画三个点,两个靠得很近,另一个相距较远。
在这个比喻中,暗能量是吹入气球克服重力的呼吸,重力由气球橡胶皮的张力表示。
当气球膨胀时,三个点都会相互远离,但最远的点会移动得更快。
这就像三个星系,两个靠得很近,另一个离得较远,后者移动得更快,因为它与其他星系之间的空间,就像气球的橡胶一样,正在拉伸,空间越大,意味着膨胀越大。
目前,科学家估计星系之间的距离每百万年增加 0.007%。
理论天体物理学家伊桑西格尔在大思考的专栏中解释对于 1 亿光年外的宇宙物体,天文学家推断它以实际值计算,它正在以每秒 2,150 公里的速度后退。
与此同时,一个距离我们 10 亿光年的星系正在以大约每秒以 21,500 0公里/秒的速度后退。
当它们分离出来时,由于宇宙的另一个黑暗方面——暗物质,星系保持它们的形状并且不会在内部散开。
不要被相似的名字所迷惑,暗能量和暗物质——有时被组合在一起并被描述为暗宇宙——除了一些表面上的相似之处外,人们认为它们没有关联。
暗能量与暗物质:有什么区别?宇宙的两个黑暗方面都是神秘的,迄今为止无法解释,并且无法通过它们对可见物质的影响推断它们的存在来直接检测到它们。
但是,将暗能量简单地视为暗物质的能量等价物是不正确的。
暗物质不像由质子和中子组成的原子物质那样与光相互作用,质子和中子是重子粒子家族的一部分,它每天都围绕着我们,被称为重子物质。
因此,暗物质的字面意思是暗,因此暗物质中的前缀比暗能量中使用的字面意思更多,而不仅仅是暗指神秘的性质。
我们知道暗物质存在的主要方式是它把星系聚集在一起的引力效应。
没有暗物质的引力影响,星系旋转得如此之快,以至于它们可见物质——恒星、行星、气体和尘埃——的引力影响不足以阻止它们飞散。
这意味着当暗能量在大范围内将事物分开时,暗物质在较小的范围内将星系聚集在一起。
在这方面,暗能量和暗物质几乎可以被认为在宇宙中具有相反的作用。
就宇宙的能量和物质含量而言,我们已经看到暗能量约占 68% 至 72%。
剩下大约 32% 到 28% 的宇宙物质和能量预算留给其他——主要是暗物质和重子物质。
根据宇宙中暗物质与重子物质的重量之比约为 6 比 1。
这意味着大约 25% 的能量/物质预算是暗物质,并导致令人震惊的认识,即构成恒星、行星和我们所见一切的物质在我们周围,不超过宇宙总含量的 5%。
难怪解开黑暗宇宙的奥秘已成为科学家们迫切关注的问题,毕竟它的存在意味着我们几乎不知道宇宙中大约 95% 的部分是什么。
我们有什么关于暗能量的证据?1990 年代后期,两个独立工作的科学家团队通过发现宇宙正在加速膨胀而首次探测到暗能量。
这些团队正在对 Ia 型超新星进行调查,这是一种在大质量恒星死亡时发生的宇宙爆炸,它产生的光发射非常均匀,非常适合测量宇宙距离。
这是因为随着宇宙的膨胀,来自遥远光源的光需要很长时间才能到达地球,其波长会拉长。
由于红色是与长波光相关的颜色,因此这会导致光变红,天文学家称之为红移。
光源距离越远,它的光越红移,来自宇宙年轻时存在的极远光源的光源转移到电磁光谱的红外区域。
天文学家正在观察这些所谓的标准烛光超新星,以试图测量宇宙膨胀率——称为哈勃常数。
他们发现,在宇宙年轻得多时爆发的更遥远的超新星比预期的要暗淡。
这意味着这些超新星比它们应该的更远,暗示宇宙膨胀正在加速。
这一发现将通过后续观察和对大爆炸后遗留下来的称为宇宙微波背景的辐射场的测量得到证实。
为什么了解暗能量很重要?了解暗能量是建立宇宙如何随时间演化的准确模型的关键,这包括它所呈现的形状以及它将如何结束。
宇宙的起源和命运都由它的临界密度决定,斯威本天体物理学和超级计算中心定义为宇宙停止膨胀所需的平均物质密度,但只有在无限时间之后。
如果宇宙的物质/能量密度等于临界密度,那么就几何学而言,宇宙就像一张纸一样平坦。
在物质主导的宇宙中,临界密度介于坍缩的重宇宙所需的密度和永远膨胀的轻宇宙所需的密度之间。
没有暗能量的宇宙总含量只有一个扁平宇宙所需的 30% 左右,这是一个由大爆炸产生的宇宙应该具有的几何形状。
这是因为早期暴胀应该像一张纸一样在几何上平滑宇宙。
将暗能量添加到宇宙的质能收支中,足以补足它,使宇宙变得平坦,在最简单的宇宙膨胀模型中,它使宇宙的密度接近临界密度。
在引入暗能量之前,宇宙学家假设引力的吸引力最终会压倒宇宙的膨胀。
这可能会导致宇宙出现几个可能的终结,其中一个大挤压表明宇宙将开始收缩并自我收缩。
宇宙膨胀的加速打消了这个想法。
如果暗能量继续加速宇宙的膨胀,那么它的命运可能是大撕裂,而不是大收缩。
在这种情况下,暗能量最终会支配宇宙的每一种基本力 ——引力、电磁力以及强核力和弱核力——破坏或撕裂目前由这些力束缚在一起的一切,无论是星系,行星,或人,甚至构成原子的质子和中子。
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#所见所得,都很科学#
约克大学考古学家在历史悠久的斯基普西遗址挖掘中世纪木材大厅
资料来源:uux.cn约克大学(神秘的地球uux.cn)据约克大学(萨曼莎·马丁):约克大学的一组考古学家返回东约克郡的斯基普西,挖掘诺曼城堡遗址附近发现的中世纪木材大厅的遗迹。
大约十年前,考古学家Jim Leary博士和Elaine Jamieson博士发现了一个直径85米、高13米的巨大土堆,它起源于铁器时代,这在当时的英国是独一无二的。
最初被认为是一座城堡,放射性碳年代测定表明,这个土堆存在于诺曼征服前1500年。
最近对周围地区的挖掘发现了一个很长的木材大厅,可能比城堡还要古老,大小很大,宽5米,长16米,周围是一个挖沟的围栏。
罕见的发现这座建筑的遗址被柱子洞标出,柱子洞显示了大厅的大小和形状,但本月的进一步挖掘可能会表明,鉴于其规模,这是一个具有一定重要性的区域,也许是领主迎接游客和举行宴会的地方。
约克大学考古系的Jim Leary博士说:“从罗马帝国崩溃到维京人到来这段时间(通常被称为黑暗时代),木材建筑的出土是一个极其罕见和重要的发现。
“斯基普西的发现特别有趣,因为我们知道该地区曾落入最后一位盎格鲁撒克逊英格兰国王哈拉尔德·戈德温森之手,后来,在1066年诺曼征服后,它成为了霍尔德内斯领主的庄园中心。
”淡水湖斯基普西曾是三个淡水湖的所在地,斯基普西贝雷湖、斯基普希低雷湖和斯基普西·威索韦雷湖,通过支流网络与赫尔河相连。
这些湖泊早就消失了,始于一万年前的中石器时代,一直延续到中世纪。
在这段时间里,这些湖泊一直吸引着人们,它们的遗迹继续吸引着考古学家、考古学家、土地所有者和当地人。
人们在其中发现了中石器时代的石器、动物遗骸和骨鱼叉,新石器时代和青铜时代的建筑和轨道也在其边缘,为人们提供了对史前生活的进一步了解。
地方军阀约克大学考古系的Elaine Jamieson博士说:“这个时代普遍缺乏书面记录,见证了当地军阀的兴衰,不受罗马的影响或控制。
“这些结构的发现为了解这段鲜为人知的历史提供了一个独特的窗口,突显了我们正在进行的挖掘的重要性和兴奋性。
”
考古学家发现100年前埋葬在密西西比州精神病院墓地的罕见“瓷胆囊”女性墓地
保存下来的瓷胆囊可以在该女子躯干的右侧看到。
(图片来源:uux.cn/UMMC庇护山项目;Kyle Winters)(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(Kristina Killgrove):大约100年前,密西西比州精神病院的一名妇女死于一种罕见的疾病,这让正在挖掘精神病院无标记坟墓的现代考古学家感到困惑。
但很快,在医学合作者的帮助下,研究小组确定了这名妇女躯干骨骼残骸中的硬蛋形物体是一个“瓷胆囊”——这种情况以前从未在考古骨骼中发现过。
在3月30日发表在《国际骨考古杂志》上的一项研究中,研究人员详细介绍了保存了一个世纪的胆囊的罕见发现。
虽然器官通常在人死后会随着时间的推移而完全腐烂,但在这种情况下,胆囊已经钙化,钙在器官的肌肉壁中积聚,导致其硬化。
保存下来的器官,在医学文献中通常被称为瓷胆囊,与埋葬在收容所墓地的一具中年妇女的骨架有关。
该收容所成立于1855年,1935年关闭,治疗了数万名患者,其中约7000人在居住期间死亡,被埋葬在带有木制标记的简单松木盒子里。
该墓地于2012年在土地开发过程中被重新发现,现在位于密西西比大学医学中心。
庇护山项目的挖掘工作于2022年开始,由UMMC生物考古学家Jennifer Mack领导。
麦克在一封电子邮件中告诉《生活科学》:“胆囊疾病在现代美国人群中相当常见,尽管在过去几十年中发病率有所上升。
”。
尽管在考古环境中偶尔会发现微小的胆囊,但这是首次报道在墓地中发现瓷胆囊。
在现代医学研究中,瓷胆囊被认为是一种罕见的由器官慢性炎症引起的疾病,这种疾病被称为胆囊炎。
瓷胆囊形成的确切原因尚不清楚,但很明显,胆囊壁是矿化的。
患有这种疾病的人通常没有症状,女性的发病率是男性的五倍。
显微CT图像显示了保存的瓷胆囊的结构和胆囊内的胆结石。
(图片来源:麻省理工学院生物医学材料科学系)埋葬的物体长1.8英寸(46毫米),宽1.1英寸(28.5毫米),重量刚刚超过半盎司(16.1克)。
通过UMMC的X射线和显微CT扫描,它被确定为瓷胆囊,因为在钙化边缘的不规则表面下,研究团队发现了一个巨大的胆囊结石。
麦克说:“有趣的是,这个物体最初对生物考古学家来说是一个令人兴奋的谜团,而我们项目中的退休外科医生几乎一眼就认出了它。
”研究人员在研究中指出,在庇护山项目发现的前100个墓穴中,除了一名胆囊瓷质的女性外,他们还发现了5名胆结石患者。
他们写道:“明显高比例的胆囊炎庇护患者是巧合,因为胆囊疾病与导致神经精神症状的精神疾病或生理疾病之间没有关联。
”波兰罗兹大学的古病理学家Francesco Maria Galassi没有参与这项研究,他在一封电子邮件中告诉Live Science,他觉得这项合作研究很有趣,并同意诊断结果。
然而,Galassi想知道过去使用的药物是否会使这些庇护患者面临更大的胆囊疾病风险。
“例如,”Galassi说,“众所周知,鸦片的使用会导致Oddi括约肌痉挛,”Oddi括约肌是一种打开和关闭的肌肉,因此胆汁和胰液可以流入小肠,导致连接肝脏和胆囊的管道中的胆汁减慢或停止。
Galassi建议,如果可能的话,“调查这家精神病院患者服用的药物并评估潜在的健康相关性是有意义的。
”虽然该收容所在抗生素时代开始之前就关闭了,但麦克说:“在历史记录研究的过程中,要真正说明定期为生理或精神疾病提供哪些药物治疗还为时过早。
”研究人员在研究中写道,未来可能会对瓷胆囊的内容物进行额外的测试。
Mack说,目标是建立一个化学成分数据库,帮助考古学家更好地识别胆结石。