大家好,我們在【科學有道理】系列,介紹過科學家測量宇宙天體距離的方法。其中,有一個方法非常實用,那就是利用Ia型超新星來測量。今天,是【科學有道理·番外篇】,看一看Ia型超新星到底靠不靠譜。
如果你已經忘了,我們再簡單回顧一下:Ia型超新星是一種特殊的超新星,其前身是一個雙星系統,包含一顆白矮星和一顆主序星或者紅巨星這些尚未死亡的恆星。由於白矮星的引力比較強,所以它可以將伴星的物質擄掠到自己身上來享用,也就是大家暱稱的“吸血鬼恆星”。
隨著吸收的物質越來越多,這顆白矮星的品質達到太陽的1.4倍時,它會被重新“點亮”。接下來,白矮星內部的碳和氧就會被迫發生新的聚變反應,形成放射性元素鎳。正是鎳的衰變,讓這顆白矮星變得異常明亮。
就像我們說的,這顆白矮星重新聚變的臨界點,就是1.4倍太陽品質。而這種超新星的亮度,又與品質直接掛鉤。所以說,在它爆發的時候,我們就可以知道它的品質和實際的亮度。然後利用實際亮度和肉眼看到的視覺亮度進行換算,就能知道它以及它附近的天體和我們的距離了。
這個方法,可以說是非常巧妙了,也是科學家們長期以來一直使用的方法。
不過,最近,南韓延世大學的科學家對此提出了質疑:Ia型超新星,真的那麼標準嗎?
就像我們上面說的,科學家通常認為,Ia型超新星的亮度是由於其品質的臨界點所固定的。可是,提出質疑的科學家認為,影響Ia型超新星亮度的,恐怕並不僅僅是品質那麼簡單。
他們認為,Ia型超新星的亮度,除了品質之外,還有其他因素。而且,即使加上這些因素,其亮度也不是它自己能夠說了算的,還要受到它周圍的恆星族群所影響,比如周圍恆星的形成速率、超新星自己的形態等等。
這些科學家將已知的Ia型超新星進行了一次大規模的光譜觀測,當他們把這些超新星的光度進行標準化,驚奇地發現,它們的亮度和所在恆星族群的亮度有著非常高的相關性,這個研究的置信度,高達95%。
實際上,這已經不是科學家第一次質疑Ia型超新星的標準了。有些科學家認為,超新星的金屬丰度、自轉、伴星性質或者消光等因素在內,都可能對超新星的亮度有影響。就比如它和我們之間,如果有一層肉眼看不見的星雲遮擋,雖然不至於讓它消失在我們視線裡,但是亮度肯定會下降,這就可能導致我們的計算髮生偏差。這一點就不如造父變星來得靠譜,因為造父變星的亮度是和它的光變週期嚴格掛鉤的,不論什麼東西遮擋,時間是不會亂的,所以亮度也可以穩定地計算。
Ia型超新星如果不再標準,那可不是小事,因為這意味著我們對於天體距離的測量出現了問題。而如果這些天體的距離資料是錯的,那麼我們基於這些數字而進行的宇宙膨脹速度的計算也將被推翻。而宇宙的膨脹速度,正是暗能量、暗物質和可見物質博弈的巨集觀現象。
甚至有人認為:如果Ia型超新星的亮度被我們誤解得太過於離譜,甚至可能矇蔽了我們的認知。誇張地說,也許暗物質和暗能量本就不存在,只是當初計算失誤所導致的推論。
真的如此嗎?
其實不然。
科學家告訴我們,雖然最初對於暗物質和暗能量的推論的確與此有關,但科學家本身是不容易說服的,是後來其他的觀測結果和資料,一同佐證了暗物質的猜想,我們今天才如此確信它們的存在。因此,即使Ia型超新星的論據被推翻,其他論據還在,暗物質還是存在的。
那麼,另一個問題是:如果Ia型超新星不標準,我們還能測量宇宙天體的距離嗎?
科學家介紹說:除了Ia型超新星伽馬暴、類星體和引力波等天體或者現象也都可以用來測量宇宙距離,只不過目前人類發現得比較少,所以這些方法都還沒有完善,暫時來看,還是要依賴於Ia型超新星。
當然,Ia型超新星到底靠不靠譜,我們暫時還很難說得清。搞不好哪一天,它的理論真的會被推翻。到時候,我們恐怕要重新認識一下這個宇宙了。