新華社華盛頓6月4日電(記者林小春)天文學家借助哈勃太空望遠鏡最新發現,宇宙的膨脹速度可能比預期快出5%至9%。如果這一發現獲得證實,那么說明愛因斯坦的引力理論——廣義相對論不完整,從而挑戰現代宇宙學的理論基礎。
領導研究的是美國太空探測科學研究所與約翰斯·霍普金斯大學的天體物理學家亞當·里斯,他曾因宇宙加速膨脹的發現而與他人共享2011年諾貝爾物理學獎。里斯在一份聲明中說,這是“令人吃驚的發現”,將為理解宇宙95%的不發光部分提供重要線索,包括暗能量、暗物質和暗輻射。
在這項研究中,里斯等人對約2400顆造父變星和約300顆Ia型超新星的運動進行了測算。研究論文將發表在美國《天體物理學雜志》上。
有“量天尺”之稱的造父變星是亮度會發生周期性變化的一類恒星,因而可用于測量星系等的距離。Ia型超新星則是一類爆發的恒星,其亮度基本恒定,所以在天文學上也被當作“標準燭光”,用于計算遙遠星系的距離。
根據這些測量結果,研究人員計算出目前的宇宙膨脹速度,即所謂哈勃常數,約為73.2公里/(秒·百萬秒差距)。每百萬秒差距相當于326萬光年,因此一個星系與地球的距離每增加百萬秒差距,其遠離地球的速度每秒就增加73.2公里。最新數值意味著,在98億年內,宇宙天體間的距離將擴大一倍。
但問題在于,最新哈勃常數與其他研究得出的數值不吻合,美國航天局“威爾金森微波各向異性探測器”和歐洲航天局“普朗克”衛星的測算數值分別比這一數值小5%和9%。
研究人員對此提出了三種可能性:第一,暗能量推動星系相互分離的力度可能超過此前的認識;第二,早期宇宙包含未知的速度接近光速的亞原子微粒,它們形成的暗輻射驅動宇宙加速膨脹;第三,暗物質擁有一些奇異的未知特性。
現有科學理論認為,諸如恒星等通常所觀測到的普通物質只占宇宙質量的5%,剩下的是占25%的暗物質和占70%的暗能量。研究人員認為,最新發現將促使科學家重新思考對宇宙的認識,尤其是與暗物質和暗能量相關的概念,這也可能意味著愛因斯坦已提出100年的廣義相對論“不完整”。