據英媒7月8日報道,宇宙目前膨脹速度比大爆炸后不久的膨脹速度更快,這是科學領域最具挑戰性的謎團之一。但如今科學家宣稱,他們找到了解決這一困擾數十年的難題的驚人方案。他們表示,地球、太陽系以及整個銀河系都位于一個神秘巨型空洞的近中心位置。
由于在這個局部空洞中,宇宙膨脹速度比其他區域更快,從而產生了宇宙膨脹加速的錯覺。
這一激進假說或許有助于解決科學家所說的“哈勃張力”問題,但也并非毫無問題。最重要的是,我們對于宇宙的標準認知認為,物質在空間中的分布應該是相當均勻的,不存在巨大的空洞。
然而,在英國皇家天文學會全國天文學會議上分享的一項新研究聲稱,“大爆炸之聲”為這一理論提供了支持。根據這些新觀測結果,我們身處空洞之中的可能性比不在空洞中的可能性高出1億倍。哈勃張力源于所謂的哈勃常數,該常數記錄著宇宙向外膨脹的速率。
我們通過觀測星系等天體,測算出它們與我們的距離以及遠離我們的速度,從而得出這一數據。問題在于,當我們通過測量來自極其遙遠天體的光線來追溯早期宇宙時,基于我們目前對宇宙的最佳理論,這些早期觀測得出的哈勃常數值與當前測量值截然不同。
樸茨茅斯大學的天文學家英德拉尼爾·巴尼克博士表示:“具體而言,如今的宇宙膨脹速度比預期快約10%。當下的膨脹速率是任何宇宙學模型中最基本的參數,所以這確實是個嚴重問題。”
“想象一下,用兩家信譽良好的公司生產的尺子測量你家客廳的長度,結果卻相差10%。就像這樣,只不過這次測量的是整個宇宙。”
巴尼克博士針對這一問題的新穎解決方案是,提出只是地球附近的天體膨脹加速更快,而非整個宇宙都在加速膨脹。這或許是因為銀河系位于一個直徑約10億光年、密度比整個宇宙低約20%的低密度空洞中心附近。
如果存在一個內部物質極少的大區域,那么這個空洞中的天體會在引力作用下向邊緣密度更高的區域移動。隨著空洞逐漸變空,天體遠離地球的速度會比正常情況下更快,從而產生宇宙膨脹加速的錯覺。
如果能證實這一點,那么就無需引入暗能量等額外因素來解釋宇宙為何加速膨脹,從而解決哈勃張力問題。唯一的問題是,宇宙標準模型通常認為,在如此大的尺度上,物質的分布應該是相當均勻的。
不過,巴尼克博士表示,對“大爆炸之聲”的最新觀測支持了這一觀點。大爆炸后的最初幾秒內,宇宙中的所有物質都以超熱等離子體的形式存在,這種等離子體由光子和稱為重子的粒子組成。
當這種等離子體受到引力擠壓時,會反彈回去,在宇宙中激起聲波漣漪。當宇宙冷卻后,這些聲波便被“凍結”下來,在星系分布中留下了被稱為重子聲學振蕩(BAO)的有規律峰谷圖案。
在一個局部空間快速膨脹的大型空洞中,這些漣漪看起來會比實際距離更近。巴尼克博士表示,重子聲學振蕩的最新測量結果與空洞存在的假設比與宇宙平滑的假設更為吻合。
他說:“回顧過去二十年的所有重子聲學振蕩測量數據,局部空洞模型存在的可能性比不存在空洞的可能性高出約1億倍。”
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