超新星暴检验“亘古不变”的引力常数

从超新星爆发的观测数据证明了,牛顿的万有引力常数、或牛顿的万有定律方程式在“星移斗转”的宇宙演变过程中没有发生任何变化。澳大利亚天文学家将所有对超新星爆发的观测数据汇总,他们经过详细的数据分析之后得出了一个结论,从已知超新星爆发的观测数据来衡量,万有引力强度在过去的90亿年一直保持不变。牛顿的万有引力常数在物理学的符号为大写字母G,万有引力的大小既与两个物体之间的距离和质量、也与万有引力常数有关,人们从万有引力公式出发解释了引力常数的物理意义,它是经过反复测算之后得出的数据。科学家过去一直认为,在宇宙发生大爆炸之后大约138亿年的历程中,万有引力常数G一直呈现缓慢变化的特性,万有引力常数G不是一个严格常数,而是一个变化很小的变量。

如果认为万有引力常数G随时间的变化逐渐减少,那么这意味着地球与太阳目前的距离在过去稍微扩大了一些,随着地球与太阳距离的增大一点,人们在地球上经历的季节时段相应地延、或季节时段在早期宇宙的地球更短一些。现在,墨尔本斯威本国立科技大学的科研人员指出,引力强度没有发生本性的变化,他们分析了从580次超新星爆发事件收集的光线参数,超新星暴表现了宇宙中最强大的力量之一,这些事件发生在附近和遥远的宇宙太空。斯威本大学的杰里米·莫尔德教授解释说,物理学规律在宇宙演变的时间长河中悄然发生了变化,这并不令人感到意外和新鲜,人们熟悉的物理规律可能变得“面目全非”,然而,万有引力定律并非如此,通过对超新星暴的精确观测,宇宙学家对引力常数的变化进行了精确测定。

Ia类超新星暴表识了大质量的恒星在剧烈爆发之后的死亡过程,它们通常具有我们太阳的质量,Ia类超新星在爆发之后遗留一颗体积较小的白矮星,整个的转换过程好像一颗巨大恒星挤压成一个地球尺寸的球体。天文学家使用望远镜探测了超新星暴的光线,他们将超新星暴的亮度定性为“标准烛光”,以此测量宇宙的距离,Ia类超新星除了具有“宇宙尺子”的功能之外,对超新星暴的观测帮助澳大利亚的天文学教授布莱恩·施密特赢得了2011年的诺贝尔物理学奖,施密特在2011年提出了神秘莫测的暗能量。斯威本国立科技大学的莫尔德教授和博士生赛义德·乌丁在斯威本大学的天体物理学部门、超级计算机中心、全空域天体物理学卓越实验室(CAASTRO)开展了合作研究,他们假定,当超新星爆发时它们的质量达到了临界状态,或者两颗恒星发生了碰撞,合并的恒星质量溢出了临界点。超新星暴的临界质量取决于牛顿的引力常数G,科学家在宇宙时间数十亿年的跨度监测引力常数G的变化,在短短数十年的观测存在局限,过去对引力常数G的监测和研究存在很大的时间局限性。

莫尔德教授和博士生赛义德·乌丁解释说,他们的宇宙学数据分析弥补了过去物理实验的不足,他们在一种新的方式上描述和约束了万有引力的物理学规律,新的研究方式充分考虑了宇宙时间的跨度。他们根据天文观测数据进行分析,牛顿万有引力常数在过去的90亿年几乎不变、或变化的上限值为每年100亿分之一。全空域天体物理学卓越实验室(CAASTRO)为澳大利亚研究委员会(ARC)的下属科研机构,澳大利亚国立大学、悉尼大学、墨尔本大学、斯威本科技大学、昆士兰大学、西澳大学、科廷大学开展了合作项目研究,全空域天体物理学卓越实验室得到了澳大利亚研究委员会对卓越科研项目的资金支持,参与项目共同研究的澳大利亚7所大学和新南威尔士州科学基金会为合作项目研究提供了经费。





(编译:2014-4-1)

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