是暗物質引發了大爆炸嗎？_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：周寅軍

校對：牧夫校對組 饒世豪

編排：周寅軍

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦 

原文鏈接：

https://www.space.com/did-dark-energy-cause-big-bang.html

長久以來，宇宙學家都認為暗能量是宇宙加速膨脹背後的神秘力量，它的角色僅限於此。

如今，科學家們在一項新研究中假設：暗能量不僅是宇宙膨脹的背後推手，構成宇宙萬物的粒子也與暗能量息息相關。

Image: © NASA’s Goddard Space Flight Center

讓我們着眼於現在:宇宙中正發生着一些奇怪的事情。宇宙在膨脹，也充滿着物質。隨着時間的推移，所有這些物質的引力本應該會減緩宇宙的膨脹。然而，膨脹並沒有放緩，甚至變得越來越快。

每過一天，我們的宇宙就會變得更大，膨脹得更快。宇宙學家用“暗能量”來解釋這種加速膨脹，但我們根本不知道這種能量是從何而來，又因何而來的，會對未來有何影響。我們所知道的關於暗能量的一切就是：它從大約50億年前開始發揮作用的。

在這50億年裏，暗能量的強度(通過其密度來衡量)一直相當穩定。它似乎並沒有隨着時間的推移而變弱或變強，貌似可以用宇宙常數來看待它。

對我們而言，早期的宇宙是一個非常陌生的領域，很多奇怪的事情都有可能發生，我們對其也知之甚少，對於今後的宇宙將何去何從更無法預測。

由暗能量相機拍攝的距地球1.7萬光年的杜鵑座47球狀星團中心

Credit：Dark Energy Survey Collaboration

初光

我們幾乎對暗能量的性質和成因一無所知，目前它好像僅僅造成了宇宙加速膨脹。從宇宙學尺度上講現在的宇宙是“年邁的、寒冷的、甚至是死寂的”（相對於宇宙早期而言）。

這意味着如今宇宙與早期宇宙的高能狀態大相徑庭。雖然現在的宇宙仍是加速膨脹的，但是加速程度很小，這也使得我們對暗能量的觀測難上加難。所以，我們不妨大膽地設想一下早期宇宙，它可能是炙熱、緻密和高能的，而暗能量也可能在這一時期中發揮巨大的作用。

去年11月，一組理論物理學家就其研究成果發表了一篇論文，我們可以在arXiv上找到。研究人員發現，暗能量的漲落可能會讓夸克、膠子和輕子等不尋常的粒子充斥早期宇宙，最終凝結成我們今天物質世界的原子。

暗能量相機拍攝的天爐座星系團，距離地球約6000萬光年

Credit：Dark Energy Survey Collaboration

一個更好的宇宙模型

根據這些研究人員的説法，早期宇宙曾在大爆炸的很短時間內膨脹得非常快，在這種膨脹暴漲階段後，整個宇宙相對虛空，必須得有一系列的物理過程發生才能使得宇宙能再次“充滿生機”，就像我們預想的宇宙大爆炸一樣。（因為暴漲時，空間超光速，普通物質追不上空間膨脹的速度，導致暴漲後絕大部分區域是“虛空”）

大多數理論家認為，無論是什麼引起了膨脹，它本身也一定產生了餘熱，但有項新研究表明，早期的暗能量可能會通過失去自身的能量來產生大量粒子，從而引發大爆炸。這是一個有趣的假設，但首先科學家們還需將這一假設與我們對大爆炸和宇宙膨脹的理解以及觀測數據進行匹配。如果暗能量是導致早期宇宙再熱的原因，那麼我們將看到宇宙微波背景輻射模型的細微變化，這也將影響現代宇宙中星系的演化模式。

到目前為止，宇宙的再加熱模型與當前的所有觀測結果相吻合，甚至比傳統膨脹理論還要好一些。但我們沒有足夠的信息來判斷這是否只是統計上的巧合。

如今，新一代的天體物理學工具，如美國宇航局（NASA）的廣域紅外探測望遠鏡(WFIRST)、智利的暗能量相機等，可能有助於科學家更好地理解暗能量在早期宇宙和現代宇宙中的作用。

智利布蘭科望遠鏡上的暗能量相機

Credit：Dark Energy Survey Collaboration

『天文時刻』 牧夫出品

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暗能量相機原型機，將用來測量大於十分之一天空的3億個星系和數以千計的超新星。

Credit：Fermilab