ΛCDM模型,加速扩张的宇宙。

宇宙加速膨胀是宇宙的膨胀速度越来越快的现象。以天文学术语来说,就是宇宙标度因子  a ( t ) {\displaystyle a(t)} 的二次导数是正值,[1]这意味着星系远离地球的速度,随着时间演进,应该会持续地增快。这速度是哈勃定律里所提到的退行速度。于1998年观测Ia超新星得到的数据,提示宇宙的膨胀速度正在加快。物理学者索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特与亚当·里斯“透过观测遥远超新星而发现了宇宙加速膨胀”,因此,共同荣获2006年邵逸夫天文学奖与2011年诺贝尔物理学奖。

证实

在过去数年中,从各方面独立观测得到的结果,证实了宇宙加速膨胀的正确性,这包括宇宙微波背景辐射、宇宙的大尺度结构、宇宙的年龄、对于超新星更精确的观测量、星系团(galaxy cluster)的X射线性质。

密度减低

更多信息:膨胀宇宙的未来

假若现在宇宙正在膨胀,则其密度必定也正在减低,因为物质与物质之间的空间正在加大。假若继续加速膨胀,则最终除人类自己所处的室女座超星系团之外,所有其它星系团都会极端红移、加速远离,侦测它们会变得更加困难,遥远的宇宙也会变得越加黑暗。

解释模型

现在,天文学者已研究出很多解释宇宙加速膨胀的模型,这包括某种形式的暗能量:宇宙常数、第五元素、暗流体(dark fluid)、幻能量(phantom energy)。暗能量具有负压强,相当均匀地分布于空间。这是暗能量所具有最重要的性质之一。

发散扩张

根据宇宙论假说大撕裂,幻能量会造成以指数函数增加的发散扩张,战胜本域星系团的重力,将室女座超星系团彻底撕裂,然后会撕裂银河系、太阳系、最后甚至小小原子。对于宇宙膨胀加速度的测量是决定宇宙的终极命运的关键。但是,这重要发现可能在短期内不会达成。

暗能量主控

随着宇宙膨胀,暗物质的密度会比暗能量的密度减低更快。最终结果是暗能量会成为主控因素。更确切地说,假设宇宙体积加倍,则暗物质密度会减半,但暗能量密度大致保持不变(假若暗能量是宇宙常数,则暗能量会保持不变)。在宇宙常数模型里,暗能量已经主控了物质的质能,而宇宙膨胀大约是时间的指数函数。根据这模型,在未来,膨胀的标度因子加倍时间(从 a ( t ) {\displaystyle a(t)} 变为 2 a ( t ) {\displaystyle 2a(t)} )大约为114亿年。

自从大霹雳以来,宇宙持续不停地膨胀,现更加速膨胀。

参阅

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