宇宙膨脹加劇!加快高達10%,巧合概率僅10分之一,不能僥倖了!

自20世紀20年代初,天文學家哈勃就得出結論宇宙在不斷膨脹,隨後科學家經過觀測證實宇宙不僅在膨脹,而且在加速膨脹!

宇宙膨脹加劇!加快高達10%,巧合概率僅10分之一,不能僥倖了!

這是地面望遠鏡拍攝到的大麥哲倫星雲,它是我們銀河系的一個衛星星系。這張由哈勃太空望遠鏡拍攝的插圖圖像顯示了散佈在矮星系中的眾多星團之一。

我們知道宇宙在膨脹,並且膨脹率在逐漸加快,這表明天文學家們可能不得不將一些新的物理學知識納入他們的宇宙運行理論中。根據一項新研究,修正後的膨脹率比大爆炸後不久觀測到的宇宙軌道預測的膨脹率快10%左右。該研究還顯著降低了這種差異是巧合的概率,從3000分之一降至10萬分之一。

來自巴爾的摩約翰霍普金斯大學的物理和天文學教授亞當里斯在一份聲明中說:“這種不匹配現象一直在加劇,現在已經到了一個確實不可能被視為僥倖的地步。”

“這不是我們所期望的,”里斯說。目前還不清楚是什麼驅動了這種令人驚訝的加速,但許多天文學家調用了一種神秘的斥力,稱為暗能量。2011年,里斯與布萊恩·施密特平分諾貝爾物理學獎一半獎金,另一半獎金由索爾·珀爾馬特獲得,以表揚他們透過觀測遙遠超新星而發現宇宙加速膨脹。

宇宙膨脹加劇!加快高達10%,巧合概率僅10分之一,不能僥倖了!

這張圖展示了天文學家用來計算宇宙隨時間膨脹速度的三個基本步驟,這個值被稱為哈勃常數。所有的步驟都包括建立一個強大的“宇宙距離階梯”,從測量到附近星系的精確距離開始,然後移動到越來越遠的星系。這個梯子是一系列不同種類的天體的測量,具有固有亮度,研究人員可以用它來計算距離。

在這項新的研究中,里斯和他的同事們用哈勃太空望遠鏡研究了大麥哲倫星雲(LMC)中的70顆造父變星。大麥哲倫星雲是銀河系的衛星星系之一。所謂造父變星是一種亮度會呈週期性變化的恆星,它的距離可以通過比較其固有亮度和表面亮度推斷出來。然後將這些測量值與來自遙遠星系的光線紅移方式進行比較,以確定星系之間的空間膨脹速度。因此它也宇宙中“標準燭光”,讓天文學家能夠計算距離。另一種標準燭光,被稱為1a型超新星的恆星爆炸,使科學家能夠測量更遠的太空距離。里斯、施密特和珀爾馬特正是對1a型超新星的研究使他們獲得了諾貝爾獎。

宇宙膨脹加劇!加快高達10%,巧合概率僅10分之一,不能僥倖了!

里斯和他的團隊還納入了阿勞卡利亞項目(Araucaria Project)的觀察結果。阿勞卡利亞項目是美國、歐洲和智利的研究人員參與的一個合作項目,他們研究了各種LMC雙星系統,並注意到當一顆恆星經過其鄰居恆星時發生的亮度變暗。這項工作提供了額外的距離測量,幫助研究團隊提高他們對造父變星內在亮度的理解。

宇宙膨脹加劇!加快高達10%,巧合概率僅10分之一,不能僥倖了!

研究人員利用所有這些信息來計算宇宙目前的膨脹率,即以美國天文學家埃德溫·哈勃命名的“哈勃常數”。新的數字大約是每秒46.0英里(74.03公里)每百萬秒,每百萬差距大約是326萬光年。秒差距(英文Parsec, pc)是天文學上的一種長度單位。秒差距是一種最古老的,同時也是最標準的測量恆星距離的方法。

研究人員說,這個數字的不確定性僅為1.9%。這是迄今為止用這種方法計算的最低不確定度值,低於2001年的10%和2009年的5%。

相比之下,“預期”的膨脹速度約為每秒67.4公里每百萬秒。這個預測的速率是基於歐洲普朗克衛星對宇宙微波背景輻射的觀測得出的。宇宙微波背景輻射是138.2億年前宇宙大爆炸留下的光。

這不僅僅是兩個實驗不一致。我們正在衡量一些根本不同的東西。一種是測量我們今天所看到的宇宙膨脹的速度。另一種是基於早期宇宙的物理學和測量它應該膨脹的速度的預測。”他補充道。“如果這些數值不一致,我們很有可能在連接兩個時代的宇宙學模型中遺漏了一些東西。

而這些東西我們可能需要大量的時間去觀測或許才能發現端倪。


分享到:


相關文章: