宇宙膨脹如此之快,我們可能需要新物理來解釋它

在最近,通過研究哈勃望遠鏡對大麥哲倫星雲的觀測結果,發現了這樣一個驚人的事實——宇宙膨脹大大超出了預期。

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對大麥哲倫星雲的觀測

這項結論表明天文學家也許不得不將一些新的物理學擴展到他們關於宇宙如何運行的理論中。新進觀察到的擴張速度比大爆炸後不久通過觀測宇宙軌跡預測的速度快10%左右,該研究還提出這種差異幾乎不是偶然。

霍普金斯大學的物理與天文學教授在聲明中提到:“這種誤差一直在增長,到現在,已經達到了一種根本不可能被認為偶然的地步”。

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宇宙階梯示意圖

“這不是我們所預期的,”2011年諾貝爾物理學獎的獲得者Riess說道,他與另外兩名科學家在20世紀90年代因觀察到宇宙膨脹正在加速而獲獎。全新的擴張速度讓天文學家很是迷茫,許多天文學家提出了一種暗能量的可能存在——一種無法捉摸的能量。

天文學家計算宇宙隨時間膨脹的速度,是通過三個步驟,還有一個稱作哈勃常數的值。所有步驟都涉及建立巨大的“宇宙距離階梯”,首先測量附近星系的準確距離,然後再移動到更遠及更遠的星系。這個階梯是對不同類型的天文觀測物的一系列測量。

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星系

在這個新研究中,Riess和他的同事利用哈勃望遠鏡研究了銀河系相鄰星系中的大麥哲倫星雲裡面的70顆造父變星。造父變星以可預測的速度變暗或變亮,因而是“標準蠟燭”,允許天文學家通過它計算距離。另外一個“標準蠟燭”是1a型超新星的恆星爆炸,它能使科學家們測量的更遙遠。

Riess的研究團隊與Araucaria的團隊進行了合作,通過他們對LMC雙星系統的研究,不僅提高了觀測距離,還對造父變星提升了認識。利用最新信息測量膨脹速度,得出膨脹速度約為每百萬秒差距每秒膨脹74公里——百萬秒差距是一種天文距離,一百萬秒差距為326光年。

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星雲

研究人員說,預期的膨脹速度約67公里,這兩個數據差的太遠,就像是兩個不同的實驗。偏差如此之大,使他們不得不反思到底在哪兒出現了遺漏,是宇宙模型,或是物理規律。


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