宇宙比预期膨胀得更快,现有的宇宙学模型受到质疑

宇宙比预期膨胀得更快,现有的宇宙学模型受到质疑
2021年02月09日 10:29 天文在线

越来越多的证据显示:宇宙的膨胀速度比预期快

去年4月,一项新研究进一步证实了这些结论:宇宙的膨胀速度比我们想象的要快。NASA的哈勃太空望远镜首次使用W·M·凯克天文台的自适应透镜技术(Adoptive Optics, AO)对哈勃常数或宇宙膨胀率进行了新的计算。

研究人员采用了一种盲目的方法:在最终公布之前隐藏结果,试图排除任何可能影响计算准确性的因素,而不受结果合理性的影响。9月12日发表在《皇家天文学会月报》上的一篇文章的作者杰夫·陈解释说:“我们在分析中考虑所有可能因素,之后得出答案,规定必须公布发现结果,这太疯狂了。”

研究结果证实了4月份的发现,即宇宙的膨胀速度比之前认为的要快9%。这对宇宙学所公认并采用的理论提出了挑战,因为宇宙学研究的是宇宙的起源和结构。9月13日发表在《科学》杂志上的另一项研究也得出了同样的结论。

对宇宙发展的确定性的颠覆

到目前为止,这种模式是这样的:宇宙诞生后,即大爆炸之后,迅速扩张,使星系彼此远离。暗物质的引力使宇宙扩张速度减缓,这种无形的引力,能够在施加在性质不明的可见物体上,宇宙扩张就被这种暗能量所阻碍。暗能量是一种“反作用力”,占宇宙的68%,在反引力运动中起排斥作用。

这个模型是基于对宇宙微波背景(CMB)的观测,宇宙微波背景是138亿年前大爆炸产生的辐射“残余”。同时,哈勃常数的计算传统上是基于对近地天体的观测,如IA型超新星;最近的研究计算了通过引力透镜观察类星体、非常明亮和活跃的星系时的哈勃常数。也就是说,两个物体之间的光因它们之间物体(例如星系)的引力而变形——中间的物体本应该“挡住光线”,但引力使周围光线扭曲,中间物体“背后”的东西得以显现。

研究小组使用引力透镜来观察不同“时间版本”的类星体图像:所有来自类星体的光,被中间物体的引力所改变,不会同时抵达地球,这使得通过比较两个不同的“抵达光线”来计算距离增量成为可能。

需要重新定义的哈勃常数

因此,两个观察结果截然不同。对这两个参数的常数计算得到了不同的结果。加州大学戴维斯分校的物理学教授克里斯·法斯纳赫特说:“这就是宇宙学危机的起源。”虽然哈勃常数在某一点上整个空间都是一样的,但它在时间上并不恒定。因此,在比较由不同方式得出的哈勃常数时,我们将早期宇宙(使用远程观测)与更晚、更现代的宇宙(使用局部观测)进行比较。简言之,哈勃常数需要重新定义,因为它没有考虑到时间差异(由于光速,以及观察遥远物体时不可避免的返回时间)。

因此,这表明宇宙微波背景观测存在一个模型,研究小组认为这个模型是不太可能的,或者说当前的整个宇宙学模型需要做出改变。在一篇新闻稿中,研究小组成员雪莉•苏玉谈到了解决这个问题所缺少的新物质:“这可能是外来的暗能量,也可能是新的相对论粒子,或者是尚未发现的新物质。因此,这些发现可能是进入宇宙学新时代的途径。法斯纳赫特鼓励在未来研究中使用更加精密的技术,并答道:“这可能会产生一个更加完整的宇宙学模型。”

作者: Par Victor Chevet,

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