該理論有望最終解開宇宙學中最大的謎題之一。

宇宙的圖像，例如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡拍攝的深空快照，讓太空看起來充斥著各種天體。從宏觀角度看確實如此，但所有的恒星、星系、行星和其他天體，可能并不像照片顯示的那樣分布均勻。

事實上，宇宙空間中很可能散布著相對空曠的氣泡狀區域（空洞），而一些天文學家認為，我們正身處其中一個氣泡之內。越來越多的證據表明，我們整個銀河系都位于一個巨大的宇宙空洞之中。最近，研究人員發現早期宇宙的聲波 —— 本質上是宇宙大爆炸的聲音 —— 支持了這一觀點。這項由樸茨茅斯大學宇宙學家因德拉尼爾·巴尼克（Indranil Banik）領導的研究，為“哈勃張力”（Hubble tension） —— 宇宙中最大的謎題之一 —— 提出了一個可能的解決方案。

巴尼克和他的同事們于今年五月在《皇家天文學會月刊》上發表了他們的發現。過去五年，他一直在研究哈勃張力問題。這個令人費解的宇宙學難題源于對“哈勃常數”（Hubble constant） —— 代表當今宇宙膨脹速率的值 —— 計算出的兩個不同數值。

“哈勃張力是一種不匹配：一方面是基于標準宇宙學模型，將嬰兒期宇宙的觀測結果外推至今天，我們預期宇宙應有的膨脹速率；另一方面是我們觀測附近宇宙時實際看到的膨脹速率，”巴尼克告訴我們。“這實際上是理論與觀測之間的不匹配。”

簡而言之，在局部、較近的宇宙中，星系和恒星似乎比哈勃常數預測的膨脹速度更快。這違背了描述宇宙如何生長和演化的標準宇宙學模型，同時也對宇宙的年齡提出了疑問，因為天文學家需要哈勃常數來推算自大爆炸以來已經過去了多少時間。

巴尼克認為“局部空洞理論”（local void theory）可以提供一個解決方案。他在皇家天文學會的一份聲明中解釋道，如果我們的銀河系位于一個相對空曠的空間氣泡（空洞）內部，引力會將附近的物質拉向空洞外部密度更高的區域。巴尼克說，隨著空洞逐漸變空，遠離我們的天體運動速度會比空洞不存在時更大，從而造成了局部膨脹速率更快的表象。

為了使這一理論成立，我們的太陽系需要位于一個直徑約20億光年的空洞中心附近，該空洞的密度比宇宙平均密度低約20%（需要明確的是，空洞并非完全真空 —— 它只是指該宇宙區域內星系和物質的數量低于平均水平）。這個理論上的低密度區域被稱為“KBC空洞”（KBC void）。

多項研究支持其存在，其中包括巴尼克參與撰寫的幾篇論文。盡管如此，局部空洞理論仍然存在爭議，因為這個空洞與標準宇宙學模型不符。該模型認為，構成當今宇宙的物質在如此大的尺度上應該分布得更加均勻。巴尼克告訴我們：“對于標準宇宙學模型來說，KBC空洞太大也太深了，我們隨機發現自己身處這樣一個空洞的概率大約是十億分之一。”“因此我們需要調整模型，使得超過約一億光年尺度的結構增長得比模型預測的更快。”

他最近的研究著眼于重子聲學振蕩（Baryon Acoustic Oscillations, BAOs）。這是散布在宇宙中的星系團密度分布上的一種“漣漪”模式。巴尼克將其比作大爆炸留下的聲波。BAOs提供了一種獨立的方法來測量宇宙的膨脹速率，以及該速率在整個宇宙歷史中變化的速度。巴尼克認為，這些“聲波”充當了一種標準尺，天文學家可以利用這把尺子的角大小來描繪宇宙膨脹的歷史。

他和同事們考慮了近20年來所有可用的BAO測量數據。他們的工作表明，包含局部空洞的模型的可能性，比不含局部空洞的標準宇宙學模型高出約一億倍。

這是強有力的證據，表明我們確實生活在一個宇宙空洞之中，但這還不是確鑿的證據。巴尼克還在利用超新星數據研究局部空洞理論的一個主要缺陷。他解釋說：“任何針對哈勃張力的局部或晚期解決方案都意味著，在更遙遠的宇宙中，并不存在哈勃張力。”“而超新星數據似乎表明哈勃張力實際上一直持續到更高紅移的區域。”

如果他能夠找到證據證明哈勃張力在局部宇宙之外消失，那將是局部空洞理論的一個重大突破。不過就目前而言，這個宇宙難題仍將懸而未決。

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