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物理学无法解释,宇宙的扩张速度为何比预期快

 漫步之心情 2017-01-30

物理学无法解释,宇宙的扩张速度为何比预期快

通过测量光在远处星系周围弯曲的方式,一组天文学家已经验证了先前的发现,我们的宇宙不仅越来越大,而且以比以前认为的速度更快的速度扩展。

唯一的问题是,这些新的计算与先前的观察结果不匹配,这表明我们的测量中有一些是错误的,或者我们现在正在观察超出标准模型的新物理的影响。

自从比利时天文学家乔治·莱梅特(GeorgesLema?tre)认为遥远星系的光波的伸展意味着空间在所有方向上都离开我们。近一个世纪以来我们已经知道,宇宙越来越大。

然而九十年代,我们仍然不能确定什么导致空间膨胀的方式。并且起来这种扩展正在加速。诺贝尔奖获得者Brian Schmidt与Nicholas·B·Suntzeff在20世纪90年代所做的工作促成了一个模型,表明宇宙的扩张不是减速,而是加速。

物理学无法解释,宇宙的扩张速度为何比预期快

现在的问题是:宇宙的扩张速度有多快?该增加的膨胀率由哈勃常数描述。

来自德国马克斯普朗克天体物理研究所的首席研究员Sherry Suyu说:“哈勃常数对现代天文学是至关重要的,因为它可以帮助确认或反驳由暗能量、暗物质和正常物质组成的我们的宇宙是否确实是正确的,或者如果我们缺少一些基本的东西。”

但哈勃常数有一个问题,它是物理学家不能完全认同的一个数字。

根据哈勃空间望远镜去年的数据,2016年的一项研究产生了迄今为止哈勃常数的最准确的估计,但它不同意Planck望远镜的观测,Planck望远镜曾测量了宇宙的宇宙背景辐射。

物理学无法解释,宇宙的扩张速度为何比预期快

这意味着我们目前的物理学无法解释宇宙为何扩展得像哈勃望远镜所指出的那样快。

为了试图找出原因,Suyu和她的同事使用一种略有不同的技术来测量哈勃常数。不是直接测量光,一组天文学家已经使用了光在五个遥远星系的引力井周围弯曲的方式来测量它们如何快速扩张。

选择银河系是因为它在我们和更遥远的类星体之间的位置。由于引力扭曲空间像在床垫上的保龄球,来自类星体的光在围绕引力致密星系中弯曲,在称为引力透镜的现象。由于星系不是完全圆的,这给天文学家提供了每个遥远类星体的多个图像。每个图像是一个光的快照,在银河系周围采取了一条稍微不同的路径。

因此,随着类星体的亮度移动,天文学家可以使用多个图像来计算星系离我们的速度有多快。来自瑞士的科学家团队解释说:“我们的方法是测量哈勃常数的最简单和直接的方法,因为它只使用几何和广义相对性,没有其他假设。”

物理学无法解释,宇宙的扩张速度为何比预期快

使用这些新的观察,小组能够更新哈勃常数估计为71.9±2.7km/(s*Mpc)。这个估计与去年哈勃望远镜的估计非常相似。由于新的精确测量,团队能够计算出这个数字准确到3.8%。但它仍然与普朗克望远镜预测的数字不一致,普朗克望远镜观察了大爆炸所留下的辐射。而去年对普朗克望远镜估计的于哈勃常数为每兆帕秒67.8±0.9km/(s*Mpc)。

所以现在进一步的结果证实了这两个数字之间的差距,这意味着什么?

可能是几个事情之一,是在计算普朗克哈勃常数时做出的假设可能是错误的。或者我们可能只是看到统计波动。或者,更有趣的是,这种差异可能是我们尚未发现的全新物理学的结果,这影响了宇宙的发展方式。

科学家们现在计划通过对多达100个类星体进行相同的测量来缩小误差容限,看看它们的哈勃常数是否保持一致。

Suyu说:“宇宙的膨胀率现在开始以不同的方式进行测量,实际的差异可能指向新的物理学,这超出我们目前的宇宙知识。”

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