一個“超級空洞”能解決關(guān)于宇宙膨脹速度的無休止的爭論嗎?
[時尚] 時間:2025-11-28 04:45:51 來源:桑間濮上網(wǎng) 作者:時尚 點擊:38次

一張代表橫跨宇宙的宇宙物質(zhì)網(wǎng)中的基南-巴格-考伊超空泡的圖。銀河系位于虛空的個能關(guān)于中心。(圖片來源:uux.cn/AG kro upa/波恩大學(xué))
(神秘的解決西安灞橋預(yù)約外圍上門電話號碼微信號vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)地球uux.cn)據(jù)美國太空網(wǎng)(基思·庫珀):如果我們的星系,銀河系,宇宙位于一個20億光年寬的膨脹真空中,我們宇宙膨脹速率的速度不同測量之間的主要差異就可以得到解釋。這是無的爭科學(xué)家的結(jié)論,他們認(rèn)為修正的休止引力理論可以取代宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。然而,超級空洞這個假設(shè)受到許多天文學(xué)家的個能關(guān)于強烈質(zhì)疑。
宇宙學(xué)的解決標(biāo)準(zhǔn)模型描述了我們?nèi)绾紊钤谝粋€由暗能量和暗物質(zhì)主導(dǎo)的宇宙中。暗能量是宇宙一種神秘的力量,似乎導(dǎo)致宇宙加速膨脹,膨脹而暗物質(zhì)提供了宇宙中的速度大部分引力,被認(rèn)為以光環(huán)狀包圍著星系,無的爭西安灞橋預(yù)約外圍上門電話號碼微信號vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)同時防止它們分崩離析。總之,這些難以捉摸的現(xiàn)象描述了物質(zhì)如何在宇宙中分布,以及星系如何相對于彼此運動。
然而,標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型要克服的最大挑戰(zhàn)之一就是所謂的“哈勃張力”。這個概念不是像你想象的那樣以太空望遠(yuǎn)鏡命名,而是以它的名字命名,天文學(xué)家埃德溫·哈勃。1929年,埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)一個星系離我們越遠(yuǎn),它離我們越遠(yuǎn)。他能夠推導(dǎo)出一個關(guān)系來描述這種聯(lián)系,這個關(guān)系后來被稱為哈勃-勒梅特定律(以比利時理論物理學(xué)家和牧師喬治·勒梅特命名,他也獨立地發(fā)現(xiàn)了這個定律)。它說,星系遠(yuǎn)離我們的速度是其距離乘以宇宙膨脹率的產(chǎn)物,宇宙膨脹率由一個稱為哈勃常數(shù)的參數(shù)給出。
自埃德溫·哈勃時代以來,天文學(xué)家們一直努力以更高的精度測量哈勃常數(shù)。通過知道哈勃常數(shù),從而精確地知道宇宙膨脹的速度,我們可以計算出宇宙要達(dá)到現(xiàn)在的大小必須有多老。我們目前最精確的測量表明宇宙的年齡為138億年。
但是,有一個問題。
通過測量Ia型超新星的紅移光來測量宇宙的膨脹,得出哈勃常數(shù)為每秒每百萬帕73.2千米。換句話說,它說每一個百萬帕秒的空間體積(一個秒差距是3.26光年,一個百萬帕秒是一百萬秒差距,所以是326萬光年)每秒膨脹73.2公里(45.5英里)。
然而,宇宙的膨脹速率也包含在宇宙微波背景輻射的物理學(xué)中。歐洲航天局普朗克任務(wù)對CMB的測量給出的哈勃常數(shù)為每秒67.4千米/兆帕秒。兩次測量都達(dá)到了很高的精度,但它們不可能都是正確的。
這種奇怪的二分法被稱為哈勃張力,現(xiàn)在可以說是宇宙學(xué)中最令人煩惱的問題。盡管一些天文學(xué)家懷疑這是某處測量誤差的產(chǎn)物,但其他人認(rèn)為這可能暗示著新的物理學(xué)。
這正是德國、蘇格蘭和捷克共和國科學(xué)家的一篇新論文所提出的。
該論文的作者之一,德國波恩大學(xué)的Pavel Kroupa在一份新聞聲明中說:“宇宙…似乎在我們附近膨脹得更快,也就是說,距離我們大約30億光年。”“事實不應(yīng)該是這樣的。”
他們的假設(shè)集中在一個被稱為Keenan-Barger-Cowie超級空洞的天體物理奇怪現(xiàn)象上,這個名字是以研究它的三位天文學(xué)家的名字命名的。科學(xué)家們說,超級空洞是宇宙中所謂的物質(zhì)“密度不足”,從統(tǒng)計上看,這個區(qū)域的星系平均較少——而我們的銀河系恰好位于它的正中央。
在這個超級空洞之外,星系的密度平均要高一點,從而產(chǎn)生更大的引力,將超級空洞內(nèi)的物體拉向它們。研究小組認(rèn)為,這可能會給人一種印象,即我們附近的空間正在以更快的速度膨脹,因為星系被物質(zhì)的引力拖到了超空間之外。
“這就是為什么它們離開我們的速度比實際預(yù)期的要快,”蘇格蘭圣安德魯斯大學(xué)的合著者Indranil Banik說。
宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為,物質(zhì)應(yīng)該相當(dāng)均勻地分布在宇宙中,任何空隙都不應(yīng)該超過一定的大小。因此,很難解釋像基南-巴爾杰-考伊大空洞這樣大的超級空洞。一些天文學(xué)家,包括Kroupa和Banik,認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)模型無法解釋它,而其他人如Martin Sahlén,inigo zubeldia和牛津大學(xué)的Joseph Silk公開表示可以。
在Kroupa,Banik和他們的合著者(波恩大學(xué)的塞爾吉·馬祖?zhèn)惪坪徒菘斯埠蛧槔泶髮W(xué)的莫里茨·哈斯鮑爾)的假設(shè)中,我們當(dāng)前的引力理論,因此也是暗物質(zhì),被一種叫做修正牛頓動力學(xué)的新理論所取代,簡稱MOND。這種假設(shè)認(rèn)為,在低加速度下,引力的表現(xiàn)與愛因斯坦和牛頓描述的不同,額外的引力可以取代對暗物質(zhì)的需求。在MOND范式中,宇宙可以更容易地創(chuàng)造出像Keenan-Barger-Cowie超級空洞這樣的大空洞。
然而,空洞的存在會影響對宇宙膨脹速率的測量,這一觀點在過去一直備受爭議。諾貝爾獎獲得者、巴爾的摩約翰·霍普金斯大學(xué)的亞當(dāng)·里斯(Adam Riess)與約翰·霍普金大學(xué)的w·達(dá)西·肯沃西(W. D'Arcy Kenworthy)和美國杜克大學(xué)的丹·斯科尼克(Dan Scolnic)一起領(lǐng)導(dǎo)了用Ia型超新星測量哈勃常數(shù)的工作,他們證明了在超級空洞邊界之外觀察到的Ia型超新星與空洞內(nèi)部的超新星具有相同的膨脹率。作為回應(yīng),克魯帕、巴尼克、馬祖?zhèn)惪坪凸辊U爾認(rèn)為,超級空洞的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出空洞本身,因此人們預(yù)計會在空洞范圍之外的超新星中測量到更高的膨脹率。
其他測量哈伯常數(shù)的方法,獨立于超空間和宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型,也認(rèn)為哈伯張力無法解釋。通過跟蹤在遙遠(yuǎn)星系中圍繞超大質(zhì)量黑洞運行的分子云中的水脈澤在天空中形成的角距離,并從幾何學(xué)中推導(dǎo)出它們的物理距離,產(chǎn)生了每秒每百萬帕秒73.9公里的哈勃常數(shù)值,鑒于脈澤測量的不確定性,這接近于Ia型超新星的測量值。還有h olicow(H0指的是哈勃常數(shù))項目,該項目研究早期宇宙中類星體發(fā)出的光如何通過前景引力透鏡采取不同長度的不同路徑。類星體的亮度經(jīng)常有波動;當(dāng)穿過引力透鏡的不同路徑時,宇宙仍在膨脹,這種膨脹的速率印在類星體亮度變化的不同透鏡圖像上。這個項目發(fā)現(xiàn)膨脹速率為每秒73.3公里/百萬帕秒,幾乎與Ia型超新星的值相同。
這些測量結(jié)果與CMB的測量結(jié)果相沖突,并且與超級空洞可以產(chǎn)生哈伯張力的假設(shè)無關(guān)。所以最終,如果這個假設(shè)是有腿的,看來克魯帕、巴尼克、馬祖?zhèn)惪坪凸辊U爾將不得不說服更多的人。
該假說于11月發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上。
(責(zé)任編輯:熱點)
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