地球、太陽系、整個銀河系和距離我們最近的幾千個星系在一個直徑為2.5億光年的巨大“氣泡”中運動，那裡的物質平均密度是宇宙其他地方的一半，這是日內瓦大學(UNIGE)一位理論物理學家提出的假設，目的是解決十年來科學界爭論不休的一個分歧難題：宇宙以多快的速度膨脹？到目前為止，至少有兩種獨立的計算方法得出了兩個相差約10%的值，其偏差在統計上是不可調和的。
使用普朗克太空任務提供的精確數據，並考慮到宇宙是均勻和各向同性的事實，使用愛因斯坦的廣義相對論在整個場景中運行，得到H0的值為67.4 (km/s)/Mpc。第二種計算方法是基於遙遠星系中零星出現的超新星。這些非常明亮的事件，為觀測者提供了高度精確的距離，這種方法使得確定H0值為74 (km/s)/Mpc成為可能。UNIGE科學院理論物理系教授盧卡斯·隆布里澤解釋說：
這兩個值多年來一直在變得更加精確，但彼此之間卻保持著不同。不需要太多，就會引發一場科學爭論，甚至會激起人們的希望，認為我們可能正在處理一種‘新物理學’。為了縮小差距，隆布里澤教授接受了宇宙並不像聲稱那樣同質的觀點，這一假設在相對溫和的尺度上似乎是顯而易見的。毫無疑問，物質在銀河系內的分佈與在銀河系外的分佈不同。然而，更難想象物質平均密度的波動，是以比星系大幾千倍的體積來計算的。
“哈勃氣泡”
如果我們處在一種巨大的‘泡泡’中，物質的密度明顯低於整個宇宙的已知密度，這將對超新星的距離產生影響，並最終影響到H0的確定。所需要的只是這個“哈勃泡泡”足夠大，足以包括作為測量距離參考的星系。通過確定這個氣泡的直徑為2.5億光年，這位物理學家計算出，如果內部物質的密度比宇宙其他部分的密度低50%，哈勃常數將獲得一個新的值，然後該值將與使用宇宙微波背景獲得的值一致。
出現這種規模波動的概率是5%到20%，這意味著這不是理論家的幻想，在浩瀚的宇宙中，像我們這樣的區域還很多很多。普朗克衛星從宇宙微波背景和陸基距離探測器測量到的宇宙當前膨脹率之間明顯存在著差異，這促使科學家將其解釋為新物理學的證據。在傳統宇宙學中，這種差異的一個可能來源，在這裡被確定為40MPC環境的宇宙平均值周圍物質密度波動。
在這個環境中，超新星Ia型分離與造父變星和銀河系附近的絕對距離錨進行了校準。這種規模的不均勻性很容易達到40%甚至更多。在這種情況下，不一致的膨脹率可以作為在低密度區域的證據，該區域的密度為δEnv≈−0.5±0.1。在給定普朗克數據的情況下，找到這個局部膨脹率概率位於95%的置信水平。同樣，假設等效局部區域數據集的平均膨脹率等於普朗克的數據集，雖然在統計上是有利的，但在各自的貝葉斯因子中不會獲得相對於實際數據的強烈偏好。
因此，這些結果表明了哈勃常數的局域測量和普朗克測量之間的邊界一致性。一般而言，考慮到環境的不確定性，局域測量可以重新解釋為對宇宙哈勃常數H0=74.7−4.2+5.8 km/s/Mpc的約束。目前的簡化分析可以通過使用全部可用的數據集、對更容易出現不均勻性≲10Mpc環境的影響研究，以及類星體透鏡測量的膨脹率、引力波（目前僅限於相同的40mpc區域）和局部星系分佈來增強。
博科園｜研究/來自：日內瓦大學
參考期刊《物理快報B》
DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135303
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