他们的信发表在《皇家天文学会月刊》上,文中指出宇宙加速膨胀的证据可能并不像普遍认为的那样确凿。这一结论存在争议。在同一期的期刊中,另一篇由同样来自牛津大学的Maria Vincenzi教授合著的论文得出结论称,观测结果继续支持宇宙正在加速膨胀的观点。
重新审视超过1700颗超新星
来自牛津大学鲁道夫·佩尔斯理论物理中心的Sarkar教授,与印度塔塔基础研究所的Animesh Sah和Mohamed Rameez合作,重新审视了宇宙学中最重要的观测数据集之一。他们的分析聚焦于Pantheon+数据集,该数据集包含对超过1700颗Ia型超新星的观测数据。
25年多来,天文学家一直依赖这些爆炸恒星来追踪宇宙随时间的膨胀情况。Ia型超新星的测量对于发现宇宙膨胀似乎在加速起到了核心作用,这一突破性发现获得了2011年诺贝尔物理学奖。
研究人员在审查Pantheon+观测数据时,纳入了一项近期提出的修正,该修正与最终产生Ia型超新星爆发的恒星年龄有关。他们还调查了这种表观加速是否在各个方向上都表现相同,正如标准宇宙学模型所假设的那样。
“越来越多的证据表明,Ia型超新星的亮度取决于其源恒星的年龄,”该研究的合著者、牛津大学鲁道夫·佩尔斯理论物理中心的Subir Sarkar教授说。“如果不考虑这一效应,可能会导致错误的结论,即认为膨胀速率正在加速。”
一个可能正在减速的宇宙
研究人员应用恒星年龄修正后,发现观测结果不再支持一个正在经历均匀加速膨胀的宇宙。他们的分析反而表明,总体而言,宇宙膨胀可能正在减速,而非加速。
研究团队还考察了这种表观加速是否具有各向异性。换句话说,他们探究了该效应是否会随测量方向的不同而变化。这样的结果将与标准宇宙学假设相冲突,后者认为宇宙在大尺度上各个方向的表现是相似的。
Sarkar及其同事指出,如果这种表观加速具有方向性,那么暗能量就不可能是其成因。按照他们的解释,由量子真空产生的效应不应随方向的不同而变化。
“我们发现,推断出的加速主要指向我们在本地运动的方向,正如宇宙微波背景中的热点所指示的那样,并且这种加速随距离增加而消失,”Sarkar教授解释道。“这不受超新星亮度修正的影响——因此无论是否应用修正,都排除了暗能量。修正处理将各向同性分量转变为减速——这同样排除了暗能量。”
宇宙学家仍存分歧
这些发现挑战了宇宙继续以加速率膨胀的主流观点,而这一结论与二十多年前宣布的获诺贝尔奖的发现相关联。
然而,其他研究同一更广泛问题的研究人员得出了不同的结论。发表在同一期期刊上、由牛津大学Maria Vincenzi教授合著的一篇论文指出,现有证据仍然支持宇宙正在持续加速膨胀。
她评论道:“我们研究的主要作者是理解Ia型超新星环境如何影响宇宙学测量的世界专家,他们在超新星天体物理学和星系演化方面拥有十多年的经验。我们近期的发现进一步增强了人们对过去三十年形成的宇宙学框架的信心,并使研究界能够专注于物理学中最大的未解之谜之一:暗能量本身的本质。”
鲁宾天文台或有助于平息争论
这两种解释很快都将面临规模大得多的观测检验。来自鲁宾天文台时空遗产巡天(LSST)的数据预计将提供数十万颗超新星的测量数据。
这一庞大的新样本应为宇宙学家提供一个强有力的机会,以检验宇宙是否真的在加速,这种表观效应是否随方向变化,以及暗能量在塑造宇宙膨胀中究竟扮演了何种角色(如果有的话)。