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物理学的危机刚刚又加深,我们的宇宙模型可能出了问题

时间:2020-05-25 08:23 来源:网络 作者: 菜叶

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物理学的危机刚刚又加深,我们的宇宙模型可能出了问题

图注:艺术家对类星体的印象。对宇宙膨胀的新测量依赖于来自六个类星体的光的引力透镜。物理学的危机刚刚又加深。通过观察来自遥远明亮物体的光是如何弯曲的,研究人员增加了计算宇宙膨胀率的不同方法之间的差异。

加州大学戴维斯分校的宇宙学家Geoff Chih-FanChen在檀香山周三(1月8日)举行的美国天文学会第235次会议上举行的新闻发布会上说:“这些测量结果表明宇宙学存在危机。”

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埃德温·哈勃

争论的焦点是一个称为哈勃常数的数字。它最初是由美国天文学家埃德温·哈勃在近一个世纪前计算的,当时他意识到宇宙中的每一个星系都以与银河系与地球的距离成正比的速度飞离地球。

这并不意味着地球处于宇宙的中心。相反,这一发现告诉科学家,宇宙正在膨胀,两个物体之间的距离与它们彼此的退却有多快之间有着直接的关系。哈勃常数具有包含此速度距离连接的值。

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宇宙正在膨胀

问题是,近年来,不同的团队对于这个常数的值究竟是什么意见不一。使用宇宙微波背景(CMB)进行的测量表明,哈勃常数为每百万光年46,200英里/小时(或者,使用宇宙学家的单位,每百万秒差距67.4公里/秒)。但是,通过观察被称为造父变星的脉动恒星,一组不同的天文学家计算出哈勃常数为每百万光年50,400英里/英里(73.4公里/秒/Mpc)。

差异似乎很小,但独立值之间没有重叠,双方都不愿意在其方法上承认重大错误。

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引力透镜

由H0透镜组成的引力透镜宇宙监测井泉(H0LICOW)合作新的测量,是试图以一个全新的方式计算哈勃常数。这一测量使用的事实,即宇宙中的巨量物体将扭曲时空的结构,这意味着光会随着它经过它们而弯曲。被称为类星体的超发光黑洞动力实体有时被发现在大型前景星系后面,它们的光线被这种弯曲过程扭曲,这被称为引力透镜。

利用哈勃太空望远镜,H0LiCOW团队研究了距离地球30亿至65亿光年的6个类星体的光。当类星体的黑洞吞噬物质时,它们的光会闪烁。

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Chen说,介入的引力透镜星系弯曲了每个类星体的光,因此类星体的闪烁在不同时间到达地球,这取决于它绕着前景星系走的路径。时间延迟的长度为探测宇宙的膨胀率提供了一种方法,他补充说。

H0LiCOW 能够得出哈勃常数为73.3 公里/秒/Mpc 的值,非常接近造父变星提供的值,但离 CMB 测量值相当远。

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造父变星

值得注意的是,去年,另一个使用巨型红星对哈勃常数进行的独立测量,正好位于两侧之间,计算值为69.8公里/秒/Mpc。

然而,Chen说,不同的值相距甚远,我们的宇宙模型可能出了问题。他补充说,越来越多的物理学家承认这一点,因为独立测量仍然不一致。研究人员可能必须拿出新的物理学来解释到底发生了什么。

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