科学|控制宇宙膨胀的“力量”它在宇宙几乎无处不在
在1998年 ， 天文学家发现了 ， 我们忽略了近四分之三的宇宙成分——暗能量 。暗能量不仅驱动着宇宙的膨胀 ， 而且控制着星系的形状和星系之间的距离 。
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宇宙的雕刻家
当天文学家探索暗能量时 ， 他们发现暗能量不仅决定了宇宙的整体膨胀速度 ， 而且在更小的尺度上具有长期的影响 。当你缩小你对宇宙的看法时 ， 你首先注意到的是 ， 在宇宙尺度上 ， 物质就像蜘蛛网一样分布着 ， 一个由数千万光年长的细丝组成的网 ， 其间点缀着大小相似的小孔 。计算机数据仿真表明 ， 要形成这样的图形 ， 需要同时具有物质能量和暗能量 。
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这不是什么大发现 。这些细丝和网格不是结构紧凑的行星物体 。它们还没有从整个宇宙的膨胀中分离出来 ， 也没有达到内部力量的平衡 。因此 ， 它们的出现取决于宇宙的膨胀(以及所有影响膨胀的现象)和自身重力的竞争 。在宇宙中 ， 没有人能完全主宰拔河:如果暗能量更强 ， 膨胀就会获胜 ， 使物质膨胀而无法凝聚成丝状结构;如果暗能量较弱 ， 物质将进一步凝聚在一起 。
当你继续缩小到星系团和星系的大小时 ， 情况就变得更加复杂了 。所有的星系 ， 包括我们的银河系 ， 都不会随时间而膨胀 。它们的大小取决于恒星、气体和其他组成物质的角动量和引力之间的平衡;只有当新物质从星系间空间中吸收或与其他星系融合时 ， 它们才会生长 。宇宙膨胀对星系生长的影响是可以忽略不计的 ， 所以暗能量对星系形成的影响还不是很清楚 。
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这同样适用于星系团 。星系团是由成千上万个星系组成的集合 ， 它们被引力束缚在一起 ， 隐藏在巨大的热气体云中 ， 是宇宙中最大的聚集体 。不久前 ， 许多关于星系和星系团形成的想法似乎与暗能量无关 ， 但现在看来暗能量可能是连接这些不同观点的关键 。因为这些系统的形成和演化部分是由于星系之间的相互作用和合并 ， 而星系之间的相互作用和合并可能是由暗能量主导的 。
为了理解暗能量是如何影响星系形成的 ， 天文学家需要知道星系是如何形成的 。目前的理论是基于物质有两种基本形式的想法:第一种是普通物质 ， 在普通物质中粒子可以很容易地相互作用 ， 如果带电 ， 则会受到电磁辐射 。天文学家称它们为重子物质 ， 因为它们主要由质子和中子等重子组成;第二个是暗物质(被暗能量拦截) 。与占所有物质85%的粒子不同的是 ， 组成粒子不与辐射相互作用 。但是从引力的角度来看 ， 暗物质和普通物质有着完全相同的性质 。为什么星系逐渐停止形成?
详细的研究表明 ， 星系在与其他星系合并时是扭曲的 。我们所能看到的最早的星系已经在宇宙中存在了大约10亿年 ， 其中许多确实在合并 ， 但是随着时间的推移 ， 大型星系的合并不再盛行 。在大爆炸后的20 - 60亿年间(宇宙历史的前半部分) ， 大型星系的合并率从50%骤降至接近于零 。从那以后 ， 星系形状的比例就固定下来了 ， 星系之间的碰撞和合并也很少见 。
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事实上 ， 当今宇宙中98%的大型星系要么是椭圆星系 ， 要么是螺旋星系 。它们的形状在合并时分解和改变 。这些星系是稳定的 ， 大多由较老的恒星组成 。这告诉我们它们一定是很早就形成的 ， 并且在很长一段时间内保持着正常的形状 。一些星系仍在合并 ， 但通常是较小的星系 。
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