什么是暗能量？在我们加速膨胀的宇宙中

据美国宇航局（切尔西·高德）：大约138亿年前，宇宙开始了我们称之为大爆炸的快速膨胀。

在持续了几分之一秒的初始膨胀之后，引力开始让宇宙减速。

但是宇宙不会一直这样。

宇宙诞生90亿年后，在一种被科学家命名为暗能量的未知力量的驱动下，宇宙开始加速膨胀。

但是暗能量到底是什么呢？简短的回答是:我们不知道。

但我们确实知道它的存在，它正在使宇宙加速膨胀，宇宙中大约68.3%到70%是暗能量。

这张信息图概述了宇宙的历史。

uux.cn/美国国家航空航天局简史这一切都始于造父变星暗能量直到20世纪90年代末才被发现。

但它在科学研究中的起源可以追溯到1912年，当时美国天文学家亨丽爱塔·斯万·勒维特利用造父变星做出了一项重要发现。

造父变星是一类恒星，其亮度的波动规律取决于恒星的亮度。

所有具有一定周期的造父星（造父星的周期是从明亮到暗淡再到明亮的时间）都具有相同的绝对星等或光度——它们发出的光量。

莱维特测量了这些恒星，并证明了它们的亮度和光度的规则周期之间存在关系。

莱维特的发现使天文学家有可能利用恒星的周期和光度来测量我们与遥远星系中造父星（以及我们自己的银河系）的距离。

大约在历史的同一时期，天文学家维斯托·斯莱弗用他的望远镜摄谱仪观察了螺旋星系，这种设备将光分成组成它的各种颜色，就像棱镜将光分成彩虹一样。

他使用摄谱仪（当时相对较新的发明）来观察来自不同谱线星系的不同波长的光。

通过他的观察，西尔弗是第一个观察到银河系在遥远星系中以多快的速度远离我们的天文学家，这被称为红移。

这些观察将被证明对许多未来的科学突破至关重要，包括暗能量的发现。

红移是一个术语，当天文物体远离我们时，来自这些物体的光会延伸出去。

光的行为像波，红光的波长最长。

因此，从远离我们的物体发出的光波长更长，延伸到电磁波的红端。

发现膨胀的宇宙星系红移、造父变星的周期光度关系以及测量恒星或星系距离的新能力的发现，最终在天文学家观察到星系随着时间的推移离我们越来越远的过程中发挥了作用，这表明了宇宙是如何膨胀的。

在接下来的几年里，世界各地不同的科学家开始将膨胀宇宙的碎片拼凑起来。

1922年，俄罗斯科学家和数学家亚历山大·弗里德曼发表了一篇论文，详细介绍了宇宙历史的多种可能性。

该论文基于阿尔伯特·爱因斯坦1917年发表的广义相对论，包括宇宙正在膨胀的可能性。

1927年，比利时天文学家乔治·勒梅特（据说他并不知道弗里德曼的工作）发表了一篇论文，其中也考虑了爱因斯坦的广义相对论。

此外，尽管爱因斯坦在其理论中指出宇宙是静态的，但勒梅特展示了爱因斯坦理论中的方程如何实际上支持宇宙不是静态的，而是实际上正在膨胀的观点。

1929年，天文学家埃德温·哈勃通过他的助手、天文学家米尔顿·赫马森的观测证实宇宙正在膨胀。

赫马森测量了螺旋星系的红移。

哈勃和赫马森随后研究了这些星系中的造父星，利用这些恒星确定了它们所在星系（或称之为星云）的距离。

他们将这些星系的距离与它们的红移进行了比较，并跟踪了一个物体距离我们越远，它的红移越大，离我们越远的情况。

两人发现，像星系这样的物体远离地球的速度越快，每秒钟超过几十万英里——这一观察现在被称为哈勃定律或哈勃-勒梅定律。

他们证实，宇宙确实在膨胀。

这张合成图像展示了有史以来最复杂、最引人注目的星系团碰撞。

这个系统被正式命名为Abell 2744，由于发现了各种不同的结构，它被称为潘多拉星团。

来自钱德拉（红色）的数据显示气体温度高达数百万度。

蓝色的地图显示了基于哈勃太空望远镜、甚大望远镜（VLT）和斯巴鲁望远镜数据的总质量浓度（主要是暗物质）。

来自HST和VLT的光学数据也显示了星系团的组成星系。

天文学家认为至少有四个来自不同方向的星系团参与了这次碰撞。

uux.cn/超新星显示膨胀正在加速科学家此前认为，随着时间的推移，宇宙的膨胀可能会因引力而放缓，这一预期得到了爱因斯坦广义相对论的支持。

但在1998年，当两个不同的天文学家小组观察遥远的超新星时，一切都发生了变化，他们注意到（在特定红移下）恒星爆炸比预期的要暗。

这些小组由天文学家亚当·里斯、索尔·珀尔马特和布莱恩·施密特领导。

这三人组因此获得了2011年诺贝尔物理学奖。

虽然昏暗的超新星似乎不是一个重大发现，但这些天文学家正在观察1a型超新星，已知它们具有一定的亮度。

所以他们知道一定有其他因素使这些物体看起来更暗。

科学家可以利用物体的亮度来确定距离（和速度），较暗的物体通常距离更远（尽管周围的灰尘和其他因素会导致物体变暗）。

这使得科学家们得出结论，这些超新星比他们通过观察红移所预期的要远得多。

利用物体的亮度，研究人员确定了这些超新星的距离。

利用光谱，他们能够计算出天体的红移，从而计算出它们远离我们的速度。

他们发现超新星并不像预期的那样近，这意味着它们比以前更快地远离我们。

这些观察使科学家最终得出结论，宇宙本身肯定随着时间的推移膨胀得更快。

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