暗能量新解：黑暗的宇宙中擠滿了古老恆星的「死魂靈」

2020-09-05 星空天文

星系之間的空間是古老恆星的墓場？

宇宙的演化。從上到下分別為現代宇宙、宇宙年齡為當前24%時，以及宇宙年齡為當前7%時。Volker Springel / 馬克斯·普朗克天體物理研究所

宇宙的膨脹在加速，科學家卻不知道它為何如此，只能假設空間本身擁有一種斥力，並冠以「暗能量」之名。暗能量的本質究竟為何眾說紛紜，其中不乏有許多千奇百怪的觀點。比如有人就認為，暗能量其實是恆星的「死魂靈」。

這個看法始於上世紀六十年代中期。當時一些物理學家認為，超新星爆發形成的黑洞不是真正的黑洞，而是一種「暗能量天體（Generic Objects of Dark Energy，GEODEs）」。暗能量天體和黑洞不一樣，它們的內部沒有奇點，而是一個暗能量核。核外是自旋層。但從外部看，它們和黑洞一般無二，甚至也和黑洞一樣，會在合併的時候產生引力波。

暗能量天體和黑洞很像，實際上一直以來都難以用它來解釋宇宙的膨脹。但是基於暗能量天體會從宇宙中攫取物質這一點，夏威夷大學馬諾阿分校物理天文系學者Kevin Croker等科學家認為，它們的外層自旋速度會影響它們和外部世界的聯繫方式。暗能量天體的外層如果自旋速度很慢，它們互相靠近聚集在一起的速度會比黑洞還要快；而如果它們的外層自旋速度很快，快得接近光速，它們就會產生斥力。

假設宇宙在其年齡僅為今天2%的時候產生的大量原初恆星今天全部變成了暗能量天體，那麼當這些天體在攫取其他恆星和豐富的星際氣體過程中，產生了足夠高的自旋速度後，它們就會產生斥力，從而導致星系之間的空間越來越大。

暗能量天體的數量與遠古恆星的數量有關。它們遠離現代星系，不會干擾我們對星系內恆星的觀測，也不會影響我們對宇宙中星系分布情況的測量。早在現代星系形成之前，它們就已經和光明分道揚鑣。它們也不會影響宇宙微波背景輻射，因為恆星是宇宙背景輻射產生上億年後才出現的，而暗能量天體是這些古老恆星的「死魂靈」。

這一假設可能可以解釋近年為什麼通過不同方式測得的宇宙膨脹速度不一致。研究人員認為，暗能量天體存在的證據，可能隱藏在黑洞合併產生的引力波信號中。這些天體合併產生的引力波信號會帶有奇點黑洞所沒有的特徵。我們可以期待未來有更好的引力波探測技術，能夠對此加以識別。

參考來源
Researchers predict location of novel candidate for mysterious dark energy
https://phys.org/news/2020-09-candidate-mysterious-dark-energy.html
Implications of Symmetry and Pressure in Friedmann Cosmology. III. Point Sources of Dark Energy that Tend toward Uniformity
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abad2f

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