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除了它不符合你所观察到的事实。
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你的眼睛刚才看到的光脉冲就与它不合。它们颜色漂移的程度不符合上面所描述的宏大、漂亮、自洽的图景。有什么地方出了问题,第二号谜团隐隐约约就在这里游荡。
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要想搞明白这到底是怎么回事,让我们再去旅行一小会儿,去看看到底是什么引发了那射入你眼中的无比强大的光脉冲。
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从银河系上方出发,你飞向一个特别美丽而多彩的漩涡状星系,它离你大约有八十亿光年之远。你穿过那横亘在我们自己的宇宙大家庭银河系与这一个光岛之间无比巨大而且还在不断膨胀中的空间。当你到达它附近时,选择从侧面进入。你飞过属于它的几百万颗恒星,穿过比几千个太阳系的大小合在一起还大的星云,突然,你再次停了下来。
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就在你的眼前,不是一个,而是两个闪亮着的天体,吸引了你的注意。它们彼此围绕着转动,非常快,而且不怎么对称。两者中的一个家伙是一颗巨大的红色愤怒火球。另一颗也很亮,但却小了太多太多。它的大小只和地球相仿,却亮得发白。不要被你所看到的大小所迷惑。虽然两者的大小有着巨大不同,但那颗微小的星球才是这里的主宰,而不是那个红巨星。那个小小的白色圆球是在你到达前几亿年就发生爆炸的恒星所留下来的内核遗骸。当一颗恒星死亡时,它将自己的外层朝着各个方向抛入太空,但内核则被压缩变成现在在你眼前发光的新的星体。它的名字叫白矮星。它是一个极为致密和炽热的天体。通常情况下的白矮星需要几千万年时间冷却褪色,最终成为寒冷孤独的太空流浪者。然而,这一颗,却替自己选择了一条完全不同的道路。
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给你一个白矮星密度的大致概念吧,让我们用不同的材料做一只棒球。一个普通的棒球,用橡胶、皮革和空气做成,大约重145克。同样的体积,如果材料是铅,这只棒球的重量将是大约2.3公斤。如果使用的是地球上自然存在的最致密元素——锇——这只棒球就又重了一倍:大概4.5公斤。
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现在,用来自白矮星的材料做这只棒球,你的棒球将重二百吨。在极端致密的王国中,白矮星排名第三,仅落后于中子星(它被取了这个名字是因为它只含有中子)与黑洞。所以你或许猜测它们都正进行着非常猛烈的核聚变,就像在恒星内核中一样,但事实并非如此,除非它们能够找到办法不停生长。事实上,白矮星只有在它们的质量小于太阳质量的140%的情况下才能保持自己的白矮星身份。
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但这颗白矮星有东西“吃”。一颗恒星。一颗红巨星。
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那颗红巨星正被活活吃掉,就发生在你眼前。
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白矮星巨大的密度带来的强大引力远胜于红巨星自身,这颗恒星注定难逃厄运。它都无法保住自己的外层。在围绕着白矮星转动时,红巨星自己的表面被撕开,形成一长条明亮炽热燃烧着的等离子尾巴,在你眼睁睁的注视下向着它贪婪的舞伴盘旋而去,形成一条闪亮扭曲的宇宙大河蜿蜒流向白矮星的表面,在那里,它被收获并压缩。
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这个过程牵涉到巨大的能量。时空本身就能感受到:就像在湖表面互相围绕转动的小船之间产生的水波一样,红巨星与白矮星之间的舞蹈也引起巨大的引力波,在时空这一宇宙构造本身中波动与传播,冲刷着周围的天体,改变着时间与空间。
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你看着那颗体积巨大的恒星越来越多的物质掉落到白矮星的表面,明显感觉到某些不同寻常的事就要发生。你是对的。白矮星的确收获了许多质量,到达了太阳质量的140%,一个质量门槛。越过这个门槛之后,白矮星自己内核的压力突然大到以一种新的剧烈到超乎想象的链式反应,给自己带来了非凡的死亡。一眨眼间,它炸了开来。这种爆炸所发出的亮度超过太阳五十亿倍。真是让人印象深刻的告别演出。
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这种爆炸形成了所谓的Ia型超新星。在所有星系中,它所发生的频率都是大概一百年一次。对于我们来说,它们是一种非常方便的工具,因为它们都很相似,甚至一模一样:它们的发生总是在一颗白矮星吞噬另一颗恒星后质量超过了太阳质量的140%,因此它们永远放射出同样亮度的光——五十亿个太阳所发出的光被合并在一个不比我们地球大多少的小点上。它可比造父变星亮多了。这个特点让它们成为照亮我们宇宙最远处的理想的蜡烛,我们可以借此验证哈勃的膨胀定律。
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Ia型超新星比其他一切天体都亮许多,因此与造父变星不同,人造的望远镜能将它们从遥远的星系中分离出来。知道了它们真正的亮度,就像利用造父变星的原理一样,科学家们就能推测出它们离我们的距离,以及它们离我们远去的速度。
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一九九八年,两组独立的科学家研究了这种遥远的超新星并且发表了他们的研究结果。其中一组由美国天体物理学家萨尔·波尔马特(Saul Perlmutter)带领,另一组由美国天体物理学家布莱恩·施密特(Brian Schmidt)与亚当·里斯(Adam Riess)带领。两组科学家们都发现大约五十亿年前,在经过了大约八十亿年的正常行为之后,宇宙的膨胀开始加速。
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科学界被震惊了。
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你也应该如此。
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不仅仅因为它们出乎意料,而且相反的结论看上去才更合理。
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在大尺度上,统治所有一切的是爱因斯坦的广义相对论,爱因斯坦的引力理论与牛顿的理论一样,只允许物体间相互吸引。因此,充满整个宇宙的不管什么物质,无论是普通物质、反物质,还是暗物质,在长期看来,终会让膨胀变慢。而不是加速。
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然而波尔马特、施密特和里斯的观测给出了另一种结果,唯一能够让这种矛盾自圆其说的办法只能是引入一种全新的东西来解释这种加速。而且这种东西必须布满整个宇宙。而且它还必须具备一种独特的性质:它必须能够产生类似反引力的作用力,让物质与能量之间互相排斥而非吸引。
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因为某种我们尚不知道的原因,这种新的力量在大约五十亿年以前超过了其他所有大尺度力量,而在此之前,它的效应是零。
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这种令人迷惑不解的能量被称为“暗能量”,而且有趣的是,为了对应它所被观察到的效应,暗能量应该大量存在。
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根据现代推测,事实上,那是一个巨大的能量。
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