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我们所知的宇宙学都是错的?宇宙膨胀速度超预期

我们所知的宇宙学都是错的?宇宙膨胀速度超预期 对一些近邻星系(如M101,上图)中恒星数据的测量,让科学家们得以获得迄今最精确的宇宙膨胀速率测定数据。结果他们发现宇宙的膨胀速度要比我们原先的设想快大约8%,这一结果对目前的宇宙标准模型提出了挑战

我们所知的宇宙学都是错的?宇宙膨胀速度超预期 根据当前主流科学界的观点,宇宙自从大约138亿年前大爆炸中诞生以来一直处于膨胀过程之中,并且其膨胀的速率还在不断加速

我们所知的宇宙学都是错的?宇宙膨胀速度超预期 研究人员采用了比以往的研究中更多的样本,包括距离银河系第三近的星系——大麦哲伦星系(LMC)中的恒星,来测定宇宙的膨胀速率。根据这些数据,他们以大约2.4%的误差率测定了哈勃常数数值,而此前的测量误差率是3.3%

我们所知的宇宙学都是错的?宇宙膨胀速度超预期 科学家们所称的暗物质和暗能量,其很大一部分来源与宇宙大爆炸时留下的余晖——也就是所谓的“宇宙微波背景辐射”(CMB)有关。迄今人类进行的针对“宇宙微波背景辐射”分布的最精确的测量(如图)是由欧洲空间局(ESA)发射的普朗克卫星所完成的

新浪科技讯 北京时间4月20日消息,根据当前主流科学界的观点,宇宙自从大约138亿年前大爆炸中诞生以来一直处于膨胀过程之中,并且其膨胀的速率还在不断加速。

宇宙膨胀的速率被称作“哈勃常数”,天文学家们一直在非常努力地测定其精确数值。现在,他们得到了迄今最为精确的测量数据,根据这一测量结果,专家们发现宇宙的膨胀速率比我们原先的预计还要快大约8%。

然而这里出现了一个严重的问题,那就是这一数据与大爆炸留下的辐射余晖信号不相吻合。这也就意味着,如果此次观测得到的数据在未来的观测中被进一步证实,那么我们目前关于宇宙学的所有观点都将被重写。

这项研究的首席科学家,美国约翰·霍普金斯大学的物理学家亚当·里斯(Adam Riess)对《自然》杂志表示:“我认为,在宇宙学的标准模型中存在一些我们还尚不能理解的地方。”

目前被广泛接受的宇宙学标准模型指出,宇宙处于暗物质以及暗能量这两种互相对抗的神秘力量的平衡支配之中,它们两者的强弱决定了宇宙的演化命运。暗物质产生的引力效应会造成宇宙膨胀的减速,而暗能量则相反,它的存在将加速宇宙的膨胀。

如果观测证实宇宙的膨胀比我们预料的更快,那么这就意味着暗能量这种目前我们对其本质几乎还一无所知的力量,相比宇宙诞生之初已经变得更加强大了,它正在驱动我们的宇宙以越来越高的速度发生膨胀。

里斯教授与同事们此前所开展的研究工作显示暗能量的强度应当是稳定的。但多年以来,这一观测数据与哈勃常数的直接观测得到的宇宙膨胀数据不相符合。哈勃常数是通过观测星系中的“标准烛光”,并据此测算远离我们银河系的退行速度计算得到的。

但尽管有这样那样的不符合,但那些误差都足够小,位于计算的正常误差范围内,因此是可以被忽略的——直到现在。

里斯教授的团队利用哈勃空间望远镜数百个小时的观测时间,对18个河外星系中的两类“标准烛光”进行了详细观测。他们以大约2.4%的误差率测定了哈勃常数数值,而此前的测量误差率是3.3%。依据这一结果,他们发现据此计算的宇宙膨胀速度要比此前根据欧洲普朗克卫星计算得到的值要超出8%左右。

科瓦克·阿巴扎今(Kevork Abazajian)教授是美国加州大学欧文分校的一名宇宙学家,他本人并未参与这项研究。他认为这一结果有可能会颠覆当下的宇宙学。他说:“如果我们考虑普朗克卫星的高红移测量结果与此次研究中得到的哈勃常数间的冲突,一种可能的解释就是在宇宙早期存在着某种额外的暗辐射源。”

要想出现这种情况,一种可能性是构成暗物质的基本粒子可能具有与我们目前设想所不同的性质,而这种差异将对早期宇宙的演化产生影响。另外一种可能性则是,暗能量并非恒定不变,而是随着时间推移会变得越来越强大。

普朗克卫星项目科学家,法国巴黎天体物理研究所的弗朗西斯·布切教授(Fran?ois Bouchet)表示,自己对普朗克卫星测量团队的数据有着充分的信心,但仍然对这一新研究结果感到兴奋,不管它最后得出的结论是什么。

还存在着第三种可能性,那就是正如美国芝加哥大学天文学家温蒂·弗里德曼(Wendy Freedman)教授所提出的那样,在天文学中得到广泛应用的标准烛光本身,在涉及精密测量方面可能是不够可靠的。目前温蒂教授和她的团队正着手采用不同方法重复这一观测,以便对此研究进行检验。(晨风)

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