宇宙比預期膨脹得更快,現(xiàn)有的宇宙學模型受到質(zhì)疑
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宇宙膨脹速度的新計算與科學家們幾十年來使用的模型相矛盾。
越來越多的證據(jù)顯示:宇宙的膨脹速度比預期快
去年4月,一項新研究進一步證實了這些結(jié)論:宇宙的膨脹速度比我們想象的要快。NASA的哈勃太空望遠鏡首次使用W·M·凱克天文臺的自適應透鏡技術(Adoptive Optics, AO)對哈勃常數(shù)或宇宙膨脹率進行了新的計算。
研究人員采用了一種盲目的方法:在最終公布之前隱藏結(jié)果,試圖排除任何可能影響計算準確性的因素,而不受結(jié)果合理性的影響。9月12日發(fā)表在《皇家天文學會月報》上的一篇文章的作者杰夫·陳解釋說:“我們在分析中考慮所有可能因素,之后得出答案,規(guī)定必須公布發(fā)現(xiàn)結(jié)果,這太瘋狂了?!?/p>
研究結(jié)果證實了4月份的發(fā)現(xiàn),即宇宙的膨脹速度比之前認為的要快9%。這對宇宙學所公認并采用的理論提出了挑戰(zhàn),因為宇宙學研究的是宇宙的起源和結(jié)構(gòu)。9月13日發(fā)表在《科學》雜志上的另一項研究也得出了同樣的結(jié)論。
對宇宙發(fā)展的確定性的顛覆
到目前為止,這種模式是這樣的:宇宙誕生后,即大爆炸之后,迅速擴張,使星系彼此遠離。暗物質(zhì)的引力使宇宙擴張速度減緩,這種無形的引力,能夠在施加在性質(zhì)不明的可見物體上,宇宙擴張就被這種暗能量所阻礙。暗能量是一種“反作用力”,占宇宙的68%,在反引力運動中起排斥作用。
這個模型是基于對宇宙微波背景(CMB)的觀測,宇宙微波背景是138億年前大爆炸產(chǎn)生的輻射“殘余”。同時,哈勃常數(shù)的計算傳統(tǒng)上是基于對近地天體的觀測,如IA型超新星;最近的研究計算了通過引力透鏡觀察類星體、非常明亮和活躍的星系時的哈勃常數(shù)。也就是說,兩個物體之間的光因它們之間物體(例如星系)的引力而變形——中間的物體本應該“擋住光線”,但引力使周圍光線扭曲,中間物體“背后”的東西得以顯現(xiàn)。
研究小組使用引力透鏡來觀察不同“時間版本”的類星體圖像:所有來自類星體的光,被中間物體的引力所改變,不會同時抵達地球,這使得通過比較兩個不同的“抵達光線”來計算距離增量成為可能。
需要重新定義的哈勃常數(shù)
因此,兩個觀察結(jié)果截然不同。對這兩個參數(shù)的常數(shù)計算得到了不同的結(jié)果。加州大學戴維斯分校的物理學教授克里斯·法斯納赫特說:“這就是宇宙學危機的起源?!彪m然哈勃常數(shù)在某一點上整個空間都是一樣的,但它在時間上并不恒定。因此,在比較由不同方式得出的哈勃常數(shù)時,我們將早期宇宙(使用遠程觀測)與更晚、更現(xiàn)代的宇宙(使用局部觀測)進行比較。簡言之,哈勃常數(shù)需要重新定義,因為它沒有考慮到時間差異(由于光速,以及觀察遙遠物體時不可避免的返回時間)。
因此,這表明宇宙微波背景觀測存在一個模型,研究小組認為這個模型是不太可能的,或者說當前的整個宇宙學模型需要做出改變。在一篇新聞稿中,研究小組成員雪莉?蘇玉談到了解決這個問題所缺少的新物質(zhì):“這可能是外來的暗能量,也可能是新的相對論粒子,或者是尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)。因此,這些發(fā)現(xiàn)可能是進入宇宙學新時代的途徑。法斯納赫特鼓勵在未來研究中使用更加精密的技術,并答道:“這可能會產(chǎn)生一個更加完整的宇宙學模型?!?/p>
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作者: Par?Victor Chevet,
FY: 亦楓
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