在过去二十多年里,宇宙正在加速膨胀几乎是现代天文学的共识。
1998 年,科学家通过观测遥远的 la 型超新星,发现其比理想预期的“标准烛光”亮度更暗,因此得出宇宙膨胀速度在增加的结论。这一发现也被认为证明了一种反重力的神秘力量——暗能量(Dark Energy)的存在,并获得了 2011 年的诺贝尔物理学奖。
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图 | 宇宙在大爆炸之后不断膨胀(Science Spark)
然而,来自韩国延世大学(Yonsei University)的一项最新研究提出,宇宙并非加速膨胀,而是已经进入减速膨胀的阶段,这一结论正在挑战整个宇宙学的基础假设。这项研究由天文学家李英旭(Young-Wook Lee)教授领导,结果发表于《皇家天文学会月刊》上。
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(arXiv)
在对数百个 Ia 型超新星的宿主星系进行分析后,团队发现这些超新星的亮度并不像此前认为的那样恒定。研究显示,年轻星系中爆发的超新星普遍比年老星系中的略暗,这意味着用于测量宇宙膨胀速度的“标准烛光”其实存在系统性偏差。过去,科学家正是通过这些超新星的亮度变化来判断宇宙膨胀速度的变化——越暗代表越远,也意味着膨胀越快。但如果超新星本身就更暗,那么“加速膨胀”的结论就可能被高估了。
他们对这一偏差进行了修正,并重新比对了宇宙大尺度结构的其他观测数据,包括重子声波振荡(Baryonic Acoustic Oscillations,简称 BAO)与宇宙微波背景辐射(Cosmic Microwave Background,简称 CMB)。结果发现,修正后的超新星数据与这些独立观测结果更为一致,显示宇宙的膨胀速度并非持续上升,而是在逐渐放缓。
李英旭教授在研究中写道:“我们的分析表明,宇宙已进入减速膨胀阶段,暗能量的强度也在随时间衰减。”暗能量是当代宇宙学最令人困惑的概念之一。据估计,它占宇宙能量总量约 70%,驱动着星系彼此远离。其本质至今未明,只能通过观测宇宙的膨胀速度间接推断。传统模型认为暗能量是一种常量,以固定强度推动宇宙膨胀。但新研究表明,它的作用可能会随时间减弱。
这一观点与近年来其他独立观测的趋势相呼应。今年早些时候,美国“暗能量光谱仪计划”(Dark Energy Spectroscopic Instrument,简称 DESI)也提出类似结论,指出宇宙的膨胀速度可能已进入转折期。DESI 通过对数百万个星系分布的分析发现,暗能量的影响似乎随着时间变化,现有模型无法完全解释观测数据。延世大学的研究在此基础上进一步指出,当考虑到恒星年龄因素后,原本被视为“加速”的膨胀趋势甚至可能已经逆转。
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图 | DESI 项目系统(Lawrence Berkeley National Labora)
消息一出,在天文学界引发了不同反应。有支持者认为,这一发现为长期困扰宇宙学的“哈勃张力”问题提供了新的可能解释。所谓“哈勃张力”,指的是不同测量方法得到的宇宙膨胀速率存在显著差异,而系统性偏差恰可能是原因之一。英国杜伦大学的宇宙学家卡洛斯·弗伦克(Carlos Frenk)评论道,这项研究大胆而有启发性,值得进一步验证。但也有多位独立天文学家指出,这项研究虽然大胆,但并非决定性结论。例如伦敦玛丽女王大学的宇宙学家埃德·麦考利(Ed Macaulay)评价说:“这是一个有趣的信号,但还不能称为翻盘。尚需其他观测证实。”
这些天文学家的谨慎不无道理。因为目前来看,这项研究还存在较多的局限性。首先,它依赖于宿主星系的“平均年龄”估算,而非对每个超新星的直接测量。星系的演化受多种因素影响,包括恒星形成率、金属丰度与尘埃含量等,这些复杂变量可能影响亮度修正的精确度。其次,研究团队使用的超新星样本仍然有限,覆盖的红移范围不足以完全描述早期宇宙的状态。延世大学的校正方法虽然改进了系统偏差问题,但仍基于模型推导而非观测事实,这意味着其结论具有不确定性。
此外,这项研究的理论框架仍然建立在现有观测模型之上。例如,暗能量被视为一种随时间演化的方程状态,但关于它的本质——究竟是场、粒子还是时空的属性——仍无定论。即便暗能量确实在衰减,也无法直接说明宇宙一定会进入“反大爆炸”或“大坍缩”(Big Crunch)阶段。正如英国杜伦大学的卡洛斯·弗伦克(Carlos Frenk)所言:“它提出了一个值得思考的方向,但这并不意味着我们要立即推翻二十多年来的宇宙学框架。”
在进一步的研究中,观测数据将成为关键验证。延世大学团队计划依托智利的维拉·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory),利用其强大的巡天能力,在未来五年内观测超过两万颗新的超新星宿主星系。这将有助于更精确地测定恒星年龄,从而验证当前修正模型的可靠性。同时,欧洲空间局的“欧几里得”任务(Euclid)与美国的“罗曼太空望远镜”(Nancy Grace Roman Space Telescope)也将提供高精度的宇宙膨胀测量,为暗能量演化提供独立的数据支持。
1.https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.13121
2.https://www.theguardian.com/science/2025/nov/06/universe-expansion-slowing-not-accelerating-nobel-prize?
运营/排版:何晨龙





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