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2013 年 2 月 22 日

太陽系的前世今生 (53):暗能量 (Dark Energy)

影像提供 : ESA / NASA
文字提供 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 在 20 世紀初美國天文學家哈柏Edwin Powell Hubble ,1889.11.20. ─ 1953.9.28.) 未發現 遠方星系遠離我們的速度 v 和與我們的距離 d 成正比 (即 v = H0 d) 之前,人們都還深信宇宙是有限的、靜止的。而且依據 牛頓重力理論 ,物質和物質間的 萬有引力定律 是互相吸引著,那麼 宇宙為什麼會膨脹 呢?所以,在專門論述時空結構的「愛因斯坦的廣義相對論」 (General Relativity) 數學方程裡, 阿爾伯特˙愛因斯坦 (Albert Einstein) 特別補添加了「宇宙常數」 (Cosmological constant) 項,通常以希臘字母 Λ (lambda) 來表示與宇宙有密切的關聯。 1998 年美國理論宇宙學家邁克爾•特納 (Michael S. Turner,1949.7.29.─ ) 結合宇宙論和基本粒子物理學來瞭解宇宙的起源和演化,參照 1930 年代瑞士天文學家弗里茨•茲威基Fritz Zwicky,1898.2.14.-1974.2.8.) 暗物質 (dark matter) 的稱呼 而創立「 暗能量 」 (Dark Energy) 一詞。 愛因斯坦重力方程 (Einstein field equation) 書寫如下:
Rij -1/2 R gij + Λ gij = κ Tij

式中 Rij稱之為黎曼曲率張量 (Riemann curvature tensor) 、R 為純量張量 (scalar curvature)、 gij 度規張量 (Metric tensor)、Tij 應力能量張量 (stress–energy tensor) 及耦合常數 κ = 8 π G / c4G 為牛頓重力常數 (Newton's gravitational constant)、c 為真空中的光速。

            加入宇宙常數後的羅伯遜-沃爾克度規Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW) metric) ,可以導出 Λ-冷暗物質模型 (Lambda-CDM model),成為因與觀測結果的精確吻合而被稱為宇宙「標準模型」(standard model)。 在宇宙學中,暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當今解釋宇宙加速膨脹觀測結果最為流行的一種。 在宇宙標準模型中,暗能量約佔宇宙全部物質的 72.6 ± 1.5%

明日主題 : 太陽系的前世今生 (54):暗能量主導宇宙宿命?
天文史上的今天 : 1971 年 2 月 22 日,裝置在 Aerobee-350 探空火箭上的 X 光偏振儀 (x-ray polarimeters) 在美國維吉尼亞州 Wallops 島順利升空。這是首度針對太陽系外星體 SN 1054 超新星爆發 後所留下的 蟹狀星雲 (M 1) 之 X 光譜線進行 線性偏振 (linear polarization) 的科學偵測。  
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