CCDM存在問題
天文學家看好CCDM
由於綜合了CCDM，標準模型在數學上是特殊的，盡管其中的一些參數至今還沒有被精確的測定，但是我們依然可以在不同的尺度上檢驗這一理論。現在，能觀測到的最大尺度是CMB（上千個Mpc）。CMB的觀測顯示了原初的能量和物質分布，同時觀測也顯示這一分布幾近均勻而沒有結構。下一個尺度是星係的分布，從幾個Mpc到近1000個Mpc。在這些尺度上，理論和觀測符合的很好，這也使得天文學家有信心將這一模型拓展到所有的尺度上。
不一致性
然而在小一些的尺度上，從1Mpc到星係的尺度（Kpc），就出現了不一致。幾年前這種不一致性就顯現出來了，而且它的出現直接導致了"現行的理論是否正確"這一至關重要的問題的提出。在很大程度上，理論工作者相信，不一致性更可能是由於我們對暗物質特性假設不當所造成的，而不太可能是標準模型本身固有的問題。首先，對於大尺度結構，引力是占主導的，因此所有的計算都是基於牛頓和愛因斯坦的引力定律進行的。在小一些的尺度上，高溫高密物質的流體力學作用就必須被包括進去了。其次，在大尺度上的漲落是微小的，而且我們有精確的方法可以對此進行量化和計算。但是在星係的尺度上，普通物質和輻射間的相互作用卻極為複雜。在小尺度上的以下幾個主要問題。亞結構可能並沒有CCDM數值模擬預言的那樣普遍。暗物質暈的數量基本上和它的質量成反比，因此應該能觀測到許多的矮星係以及由小暗物質暈造成的引力透鏡效應，但是目前的觀測結果並沒有證實這一點。而且那些環繞銀河係或者其他星係的暗物質，當它們合並入星係之後會使原先較薄的星係盤變得比現在觀測到得更厚。
暗物質暈的密度分布應該在核區出現陡增，也就是說隨著到中心距離的減小，其密度應該急劇升高，但是這與我們觀測到的許多自引力係統的中心區域明顯不符。正如在引力透鏡研究中觀測到的，星係團的核心密度就要低於由大質量暗物質暈模型計算出來的結果。普通旋渦星係其核心區域的暗物質比預期的就更少了，同樣的情況也出現在一些低表麵亮度星係中。矮星係，例如銀河係的伴星係玉夫星係和天龍星係，則具有與理論形成鮮明對比的均勻密度中心。流體動力學模擬出來的星係盤其尺度和角動量都小於觀測到的結果。在許多高表麵亮度星係中都呈現出旋轉的棒狀結構，如果這一結構是穩定的，就要求其核心的密度要小於預期的值。
可以想象，解決這些日益增多的問題將取決於一些複雜的但卻是普通的天體物理過程。一些常規的解釋已經被提出來用以解釋先前提到的結構缺失現象。但是，總體上看，現在的觀測證據顯示，從巨型的星係團（質量大於1015個太陽質量）到最小的矮星係（質量小於109個太陽質量）都存在著理論預言的高密度和觀測到的低密度之間的矛盾。
何處有大量暗物質
茫茫宇宙中，恒星間相互作用，做著各種各樣的規則的軌道運動，而有些運動我們卻找不著其作用對應的物質。因此，人們設想，在宇宙中也許存著我們看不見的物質。
現已知道，宇宙的大結構呈泡沫狀，星係聚集成“星係長城”，即泡沫的連接纖維，而纖維之間是巨大的“宇宙空洞”，即大泡泡，直徑達1~3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質的附加引力“幫忙”，這麼大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋梁的跨度過大不能支持一樣。
我們的宇宙盡管在膨脹，但高速運動中的個星係並不散開，如果僅有可見物質，它們的引力是不足以把各星係維持在一起的。
我們知道，太陽係的質量，99.86%集中在太陽係的中心即太陽上，因此，離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠的行星大，因此，離太陽近的行星繞太陽運行的速度，比離太陽遠的行星快，以便產生更大的離心加速度（離心力）來平衡較大的太陽引力。但在星係中心，雖然也集中了更多的恒星，還有黑洞，可是，離星係中心近的恒星的運動速度，並不比離得遠的恒星的運動速度快。這說明星係的質量並不集中在星係中心，在星係的外圍區域一定有大量暗物質存在。
天體的亮度反應天體的質量。所以天文學家常常用星係的亮度來推算星係的質量，也可通過引力來推算星係的質量。可是，從引力推算出的銀河係的質量，是從亮度推算的銀河係質量的十倍以上，在外圍區域甚至達五千倍。因而，在那裏必然有大量暗物質存在。
各類科學家的發現
20世紀30年代，荷蘭天體物理學家奧爾特指出：為了說明恒星的運動，需要假定在太陽附近存在著暗物質；同年代，茨維基從室女星係團諸星係的運動的觀測中，也認為在星係團中存在著大量的暗物質；美國天文學家巴柯的理論分析也表明，在太陽附近，存在著與發光物質幾乎同等數量看不見的物質。太陽附近和銀道麵上的暗物質是些什麼那麼，太陽附近和銀道麵上的暗物質是些什麼東西呢？天文學家認為，它們也許是一般光學望遠鏡觀測不到的極暗弱的褐矮星或質量為木行星30～80倍的大行星。在大視場望遠鏡所拍攝的天空照片上已發現了暗於14星等，不到半個太陽質量的M型矮星。由於太陽位於銀河係中心平麵的附近，從探測到的M型矮星的數目可推算出，它們大概能提供銀河係應有失蹤質量的另一半。且每一顆M型星發光，有幾萬年。所以人們認為銀河係中一定存在著許許多多的這些小恒星“燃燒”後的“屍體”，足以提供理論計算所需的全部暗物質。
觀測結果和理論分析均表明漩渦星係外圍存在著大質量的暗暈。那麼，暗暈中含有哪些看不見的物質呢？英國天文學家裏斯認為可能有三種候選者：第一種就是上麵所述的小質量恒星或大行星；第二種是很早以前由超大質量恒星坍縮而成的200萬倍太陽質量左右的大質量黑洞；第三種是奇異粒子，如質量可能為20～49電子伏且與電子有聯係的中微子，質量為105電子伏的軸子或目前科學家所讚成的各種大統一理論所允許和需求的粒子。
歐洲核子研究中心的粒子物理學家伊裏斯認為，星係暈及星係團中最佳的暗物質候選者是超對稱理論所要求的S粒子。這種理論認為：每個已知粒子的基本粒子（如光子）必定存在著與其配對的粒子（如具有一定質量的光微子）。伊裏斯推薦四種最佳暗物質候選者：光微子、希格斯微子、中微子和引力粒子。科學家還認為，這些粒子也是星係團之間廣大宇宙空間中的冷的暗物質候選者。
到現在，已有不少天文學家認為，宇宙中90％以上的物質是以“暗物質”的方式隱藏著。但暗物質到底是些什麼東西至今還是一個謎，還待於人們去進一步探索。
2006年1月6日報道，劍橋大學天文研究所的科學家們在曆史上第一次成功確定了廣泛分布在宇宙間的暗物質的部分物理性質。目前，從事此項研究的科學家們正準備在最近幾周內將此項研究結果公開發表。
天文學家們稱，根據當前一些統計資料顯示，我們平常看不見的暗物質很可能占有宇宙所有物質總量的95%。
在本次這項研究中，科學家們借助強功率天文望遠鏡(包括架設在智利的甚大天文望遠鏡VLT--VeryLargeTelescope)對距離銀河係不遠的矮星係進行了共達23夜的研究，此後科學家們還通過約7000餘次的計算得出結論稱：在他們所觀測的這些矮星係中，暗物質的含量是其它普通物質的400多倍。此外，這些矮星係中物質粒子的運動速度可達每秒9公裏，其溫度可達10000℃。
同時科學家們還觀測到，暗物質與其它普通物質還有著巨大的差異，如：盡管觀測目標的溫度是如此之高，但是這樣的高溫卻不會產生任何輻射。據領導此項研究的傑裏-吉爾摩教授認為，暗物質微粒很有可能不是由質子和中子構成的。然而在此之前科學家們曾一貫認為，暗物質應該是由一些“冷”粒子構成的，這些粒子的運動速度也不會太高。
暗物質研究專家們還表示，宇宙間最小的連續存在的暗物質片段大小也有1000光年，這樣的暗物質片段質量約是太陽的30多倍。科學家們還在此次研究中確定出了暗物質微粒分布的密度，譬如，在地球上每立方厘米的空間如果能夠容納1023個物質粒子，那麼對於暗物質來說這麼大的空間隻能容納約三分之一的微粒。
早在30年代，瑞士科學家弗裏茲-茨維基就設想宇宙間存在著某種不為人所知的暗物質。他還指出，星係群中的發光物質如果隻依靠自身的引力將各個星係保持聯接在一起，那麼它們的量就必須要再增加10倍。而用來彌補這個空缺的就是看不見的重力物質，即我們今天所說的暗物質。盡管暗物質在宇宙間的儲藏量比其它普通物質高出許多，但有關暗物質的性質目前科學家們尚不能給予完整的表述。
暗物質分布圖誕生
2007年1月，暗物質分布圖終於誕生了！經過4年的努力，70位研究人員繪製出這幅三維的“藍圖”，勾勒出相當於從地球上看，8個月亮並排所覆蓋的天空範圍中暗物質的輪廓。他們使出了什麼好手段化隱形為有形的呢？那可全虧了一項了不起的技術：引力透鏡。
更妙的是這張分布圖帶給我們的信息。首先我們看到，暗物質並不是無所不在，它們隻在某些地方聚集成團狀，而對另一些地方卻不屑一顧。其次，將星係的圖片與之重疊，我們看到星係與暗物質的位置基本吻合。有暗物質的地方，就有恒星和星係，沒有暗物質的地方，就什麼都沒有。暗物質似乎相當於一個隱形的、但必不可少的背景，星係(包括銀河係)在其中移動。分布圖還為我們提供了一次真正的時光旅行的機會……分布圖中越遠的地方，離我們也越遠。不過，背景中恒星所發出的光不是我們瞬間就能看到的，即使光速(每秒30萬公裏)堪稱極致，那也需要一定的時間。因為這段距離得用光年來計算，1光年相當於10萬億公裏。
因此，如果你往遠處看，比如距離我們20億光年的地方，那你所看到的東西是20億年前的樣子而不是現在的樣子。就好像是回到了過去！明白了嗎？好，現在回到分布圖上，我們看到的是暗物質在25億～75億年前的樣子。
那麼在這個異常遙遠的年代，暗物質看上去是什麼樣子的呢？好像一碗麵糊。而離我們越近，暗物質就越是聚集在一起，像一個個的麵包丁。這張神奇的分布圖顯示，暗物質的形態隨著時間而發生著變化。更重要的是，這一分布圖為我們了解暗物質的現狀提供了一條線索。馬賽天文物理實驗室的讓-保羅·克乃伯(Jean-PaulKneib)參加了這張分布圖的繪製工作，他認為這種“麵包丁”的形狀自25億年以來就沒有很大改變，所以我們看到的也就是暗物質現在的形狀。
那我們也在其中嗎？把所有的數據綜合起來再加上研究人員們的推測就可以在這鍋宇宙濃湯中找到我們自己的曆史。是的，是的……你可以把初生的宇宙設想成一個盛湯的大碗，湯裏含有暗物質和普通物質……在這個碗裏出現了兩種相抗的現象：一方麵是膨脹，試圖把碗撐大；另一方麵是引力，促使物質凝聚成塊。結果，宇宙中的某些地方沒有任何暗物質和可見物質，而它們在另外一些地方卻異常密集：暗物質聚集在一起，星係則掛靠在暗物質上，就像掛在鉤子上的畫。但可惜的是，我們對暗物質究竟是什麼還是一無所知……
美國科學家稱暗物質或許就存在於地球之上
“暗物質”星係團，也被稱為“子彈星係團”，距離地球38億光年。通過研究這類星係團，科學家能夠測量出暗物質的不可見影響。據美國太空網報道，神秘的暗物質一直以來都是自然界的未解之謎，引起了科學家們的探索和爭論。近日，美國“低溫暗物質搜尋計劃”項目組科學家研究指出，暗物質或許就存在於地球之上。暗物質就因為它“模糊、隱晦”的特點而很難發現。事實上，科學家們也不知道究竟何為暗物質。由於暗物質既不釋放任何光線，也不反射任何光線，因此最強大的天文望遠鏡都無法直接探測到它。自20世紀70年代以來，科學家們根據對許多大型天體之間，如星係之間的引力效果的觀測發現，常規物質不可能引起如此大的引力，因此暗物質的存在理論被廣泛認同。
根據科學家們的理論，暗物質通常也不會與大多數常規物質結合。有的觀點認為，暗物質能夠直接穿越地球、房屋和人們的身體。一些科學家已經開始在地下尋找暗物質粒子存在的證據。
美國明尼蘇達大學科學家安吉拉-雷塞特爾是“低溫暗物質搜尋計劃”項目組成員之一。雷塞特爾表示，“就在我們的周圍，存在一種暗物質流。每時每刻都存在一種交互。”她是在近期舉行的美國物理學會一次會議上發表這一理論的。
在最新一期《科學快訊》雜誌上，雷塞特爾和同事們發表論文聲稱，他們最近發現了兩起事件，這些事件可能就是由暗物質撞擊探測器所引起的。雷塞特爾表示，“我們此前的探測結果從來沒有如此發現，這是首次。”
“低溫暗物質搜尋計劃”位於明尼蘇達州地下大約700米的一個礦井中。因此，礦井可以阻止其他任何物質抵達實驗設備，除了暗物質。這樣宇宙射線和其他粒子可能會與暗物質粒子混淆的可能性已基本被排除。探測器本身也主要是由鍺元素或矽元素組成的曲棍球形狀的小塊。如果鍺或矽原子的原子核被暗物質粒子擊中，它就會反彈並向探測器發送一個信號。
科學家發現，宇宙中的暗物質與一些小型的臨近星係密切相關。這些星係隻有數顆恒星，但它們的質量卻是這些恒星單獨質量的一百倍。這種隱藏的物質就被科學家稱作暗物質。
然而，研究人員也無法完全確定他們所探測到的兩個信號究竟是由暗物質粒子還是由其他粒子引起的。這兩個信號太少，因此科學家們也無法確定。據科學家介紹，他們的計算曾經預測到背景可能會引起一次假事件。“低溫暗物質搜尋計劃”將繼續進行他們的實驗以期發現更多實質性的信號。
地球上另一項探尋暗物質的嚐試聚焦於強大的粒子加速器，這類加速器可以將亞原子粒子加速到接近光速，然後讓它們相互碰撞。科學家們希望通過這種難以置信的高速碰撞從而產生奇異粒子，其中包括暗物質粒子。
然而，即使采用最強大的粒子加速器，至今也未能發現暗物質的任何跡象。美國馬裏蘭大學科學家薩拉-恩諾表示，“你也許會問為什麼會這樣，為什麼組成宇宙大部分的物質粒子為什麼在我們的加速器中從來沒有發現過。”原因之一可能就是他們的加速器還沒達到足夠強大。
科學家們也無法確定暗物質粒子究竟有多大，有多重，以及究竟需要多大的能量才能夠在實驗室中發現它們。或許在任何加速器中都無法找到暗物質粒子。恩諾表示，“我們或許不知道這樣一個事實，那就是暗物質粒子是我們無法製造或探測到的粒子。”
現在，最大的希望就寄托於新型的粒子加速器大型強子對撞機身上。恩諾表示，“大型強子對撞機或許會最終讓我們獲得足夠的能量以產生暗物質粒子，並在撞擊中發出它們。”恩諾也是大型強子對撞機緊湊型μ子螺旋型磁譜儀實驗項目組成員之一。
編輯本段暗物質粒子證據
宇宙學家表示，他們已經在銀河核心深處發現與暗物質粒子有關的最令人信服的證據。該地的這種神秘物質相撞在一起產生伽馬射線的次數，比天空中的其他臨近區域更頻繁。
據國外媒體報道，宇宙學家表示，他們已經在銀河核心深處發現與暗物質粒子有關的最令人信服的證據。該地的這種神秘物質相撞在一起產生伽馬射線的次數，比天空中的其他臨近區域更頻繁。
最近幾年，科學雜誌上不斷出現類似研究，不過要證實信息來源一直非常困難。然而費米實驗室和芝加哥大學的宇宙學家、最新研究的第一論文作者丹·霍普表示，10月13日出現在網站上的這項最新研究與此不同。他說：“除了暗物質以外，我們考慮每一個天文學來源，然而我們了解的知識無法解釋這些觀測資料。也沒有與之密切相關的解釋。”這一斷言還沒得到其他科學家的嚴格審查，不過看過這篇論文的人表示，他們還需要對該成果進行更多討論。
費米實驗室的天體物理學家克雷格·霍甘並沒參與這項研究，他說：“這是我所知道的第一項通過一個簡單粒子模型，把少量與暗物質的證據有關的線索拚接在一起的研究。雖然它還沒有充足證據，但它令人興奮，值得我們去追根究底。”暗物質從137億年前開始在龐大的能量膨脹——宇宙大爆炸過程中形成。能量冷卻後形成普通物質、暗物質和暗能量，目前它們在宇宙中的比例分別是4%、23%和73%。
跟普通物質一樣，暗物質具有引力，幾十億顆恒星正是在它們的幫助下聚集到星係裏。但是這種物質很難與普通物質發生互動，人們看不到它。微中子是唯一一種曾在實驗室裏發現的暗物質粒子，但是它們幾乎是零質量，而且在暗物質的宇宙能量部分裏僅占很小比例。天體物理學家認為，剩下的很大一部分是由弱相互作用大質量粒子(WIMP)構成，這種粒子的能量大約比質子多10到1000倍。如果兩個暗物質粒子撞在一起，它們就會彼此摧毀對方，產生伽馬射線。
霍普和他的科研組通過對費米伽馬射線太空望遠鏡在兩年多時間裏傳回地球的數據進行分析，發現這種高能死亡信號。費米太空望遠鏡是美國宇航局的伽馬射線望遠鏡，主要用來掃描銀河的高能活躍區。他們發現，發出信號的相撞在一起的暗物質粒子，比質子大約重8到9倍。霍普說：“它比我們大部分人猜測的結果可能更輕一些。迄今為止我們很擅長這方麵。不過人們猜測的暗物質粒子的重量範圍不會一成不變。”
該科研組在銀河核心處一個直徑100光年的區域收集到的數據裏發現這些信號。霍普解釋說，他們之所以會關注這個區域，是因為它是暗物質最喜歡的聚集地，銀河這個區域的暗物質密度，是銀河邊緣的10萬倍。簡而言之，銀河核心就是一個暗物質大量聚集在一起，經常相撞的地方。
然而，其他科學家希望看到卡爾·薩根的名言“不同凡響的發現需要不同凡響的證據”能變成現實。也就是說，他們希望看到從自然界和實驗室兩方麵獲得的證據。芝加哥大學的宇宙學家邁克爾·特納沒參與這項研究，他說：“沒人提供像薩根提到的那種證據。接受這一觀點最困難的部分是，你必須拒絕接受天體物理學解釋。大自然非常非常聰明，這可能是我們至今從沒思考過的事情。”
特納表示，好消息是幾項有希望的暗物質探測試驗目前正在進行。相幹鍺中微子技術(CoGeNT)等深埋地下的探測器可助霍普一臂之力。該探測器近幾年可能已經發現弱相互作用大質量粒子的跡象。特納說：“這十年是暗物質的十年。這個問題即將解決。現在所有這些探測器都在觀測正確方位。”霍普同意兩人的觀點，不過他表示，與他交談過的天體物理學家，沒人能解釋清楚這一現象。他認為，在他的發現得到支持或痛批前，也許隻要數周時間就能在實驗室裏驗證暗物質是否存在。他說：“我從沒像現在一樣為自己是一名宇宙學家而感到激動不已。”
世紀謎題
21世紀初科學最大的謎是暗物質和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學家提出了挑戰。暗物質存在於人類已知的物質之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什麼，它的構成也和人類已知的物質不同。在宇宙中，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。暗能量更是奇怪，以人類已知的核反應為例，反應前後的物質有少量的質量差，這個差異轉化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質的質量全部消失，完全轉化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質能量的14倍以上。
宇宙之外可能有很多宇宙
圍繞暗物質和暗能量，李政道闡述了他最近發表文章探討的觀點。他提出“天外有天”，指出“因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙”，“我們的宇宙在加速地膨脹”且“核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連”。
暗物質是誰最先發現的呢？
1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決於宇宙質量的多少。他認為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米510的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”。
一些星體演化到一定階段，溫度降得很低，已經不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會表現為暗物質。這類暗物質可以稱為重子物質的暗物質。
還有另一類暗物質，它的構成成分是一些帶中性的有靜止質量的穩定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質，不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質可以稱為非重子物質的暗物質。
距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像，是哈勃太空望遠鏡所拍攝的假色照片，而相對應的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中，可以看到數量眾多的星係，但在X射線影像裏，這些星係的蹤影卻無處可尋，隻見到一團溫度有數百萬度，而且會輻射出X射線的熾熱星係團雲氣。除了表麵上的差異外，這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星係的總質量加上左方雲氣的質量，它們所產生的重力，並不足以讓這團熾熱雲氣乖乖地留在星係團之內。事實上再怎麼細算，這些質量隻有“必要質量”的百分之十三而已！在右方哈伯望遠鏡的深場影像裏，重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質量，大於哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為，星係團內大部分的物質，是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的“暗物質”。
1930年初，瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果：在星係團中，看得見的星係隻占總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。不過，茲威基的結果許多人並不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據，這就是測量物體圍繞星係轉動的速度。我們知道，根據人造衛星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星係運行的速度和該物體距星係中心的距離，就可以估算出星係範圍內的總質量。這樣計算的結果發現，星係的總質量遠大於星係中可見星體的質量總和。結論似乎隻能是：星係裏必有看不見的暗物質。那麼，暗物質有多少呢？根據推算，暗物質占宇宙物質總量的20—30%才合適。
天文學的觀測表明，宇宙中有大量的暗物質，特別是存在大量的非重子物質的暗物質。據天文學觀測估計，宇宙的總質量中，重子物質約占2%，也就是說，宇宙中可觀測到的各種星際物質、星體、恒星、星團、星雲、類星體、星係等的總和隻占宇宙總質量的2%，98%的物質還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質的暗物質當中，冷暗物質約占70%，熱暗物質約占30%。
根據最新的估計，可視宇宙--即我們可以看到的所有的東西：星係，恒星，行星等--僅占宇宙中能量的4%，另有23%是以暗物質的形式存在。而剩餘的73%要歸於所謂的“暗能量”。
直到宇宙史上的這個階段--大爆炸後約70億年時，在引力的影響下膨脹變慢了。引力是唯一能在天文距離上造成顯著差別的力，而且這是一種將物質拉到一起的吸引力。我們或許可以預料，引力的強度將決定宇宙的終極命運。
在我們討論的這個時代，宇宙在膨脹。而且直到今天它仍在膨脹。但是這個膨脹會永遠持續下去嗎？還是說在至少800億年後星係會掉轉頭來再次衝到一起形成一次大坍塌？所有這些都取決於宇宙中物質的平均密度，用希臘字母表示。如果大於1，引力占據上風，在時間終結之時會有一次大坍塌；如果等於1，那麼膨脹會逐漸減慢但永遠不會完全停止，這被稱為一個平坦的宇宙。如果低於這個臨界值，膨脹將變慢，但將一直持續下去。在討論暴脹時說過，我們掌握的證據似乎說明宇宙是平坦的。但是對一種特殊類型的超新星：Ia型超新星的觀測提醒我們，事情可能複雜得多。
讓我們通過這些超新星回顧一下位於大爆炸和今天的中間點的關鍵時代。為什麼這種類型的爆炸如此特別？因為這些爆炸的極大光度即內稟亮度都是相同的，所以可以作為標準燭光使用，讓我們能夠測量距離。我們將超新星爆炸時在天空中的視亮度和它的內稟亮度相比較，其差值就表示距離有多遠。看起來更亮的超新星一定是距離我們更近。
為什麼這些超新星都具有相同的內稟亮度？據認為這類超新星產生於一顆普通恒星的白矮星伴星的徹底毀滅。較小而致密的矮星從它的較大的夥伴那裏吸積了過多的物質，最終它自身變得不穩定。這顆矮星在一次巨大的熱核爆炸中把自己炸成了碎片。由於這種爆炸總是發生在同樣的臨界質量下，爆炸的光度在每種情況下都是一樣的。