宇宙膨胀如此之快,我们可能需要新物理来解释它

在最近,通过研究哈勃望远镜对大麦哲伦星云的观测结果,发现了这样一个惊人的事实——宇宙膨胀大大超出了预期。

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对大麦哲伦星云的观测

这项结论表明天文学家也许不得不将一些新的物理学扩展到他们关于宇宙如何运行的理论中。新进观察到的扩张速度比大爆炸后不久通过观测宇宙轨迹预测的速度快10%左右,该研究还提出这种差异几乎不是偶然。

霍普金斯大学的物理与天文学教授在声明中提到:“这种误差一直在增长,到现在,已经达到了一种根本不可能被认为偶然的地步”。

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宇宙阶梯示意图

“这不是我们所预期的,”2011年诺贝尔物理学奖的获得者Riess说道,他与另外两名科学家在20世纪90年代因观察到宇宙膨胀正在加速而获奖。全新的扩张速度让天文学家很是迷茫,许多天文学家提出了一种暗能量的可能存在——一种无法捉摸的能量。

天文学家计算宇宙随时间膨胀的速度,是通过三个步骤,还有一个称作哈勃常数的值。所有步骤都涉及建立巨大的“宇宙距离阶梯”,首先测量附近星系的准确距离,然后再移动到更远及更远的星系。这个阶梯是对不同类型的天文观测物的一系列测量。

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星系

在这个新研究中,Riess和他的同事利用哈勃望远镜研究了银河系相邻星系中的大麦哲伦星云里面的70颗造父变星。造父变星以可预测的速度变暗或变亮,因而是“标准蜡烛”,允许天文学家通过它计算距离。另外一个“标准蜡烛”是1a型超新星的恒星爆炸,它能使科学家们测量的更遥远。

Riess的研究团队与Araucaria的团队进行了合作,通过他们对LMC双星系统的研究,不仅提高了观测距离,还对造父变星提升了认识。利用最新信息测量膨胀速度,得出膨胀速度约为每百万秒差距每秒膨胀74公里——百万秒差距是一种天文距离,一百万秒差距为326光年。

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星云

研究人员说,预期的膨胀速度约67公里,这两个数据差的太远,就像是两个不同的实验。偏差如此之大,使他们不得不反思到底在哪儿出现了遗漏,是宇宙模型,或是物理规律。


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