除非您最近來自另一個宇宙,否則您毫無疑問聽說這個正在擴展。它一直在越來越大。更重要的是,其增長率正在加速。每天,宇宙的擴張速度比前一天要快一些。
但是,對於試圖衡量宇宙擴張率的天文學家來說,這些日常差異可以忽略不計。他們想知道它在“今天”的擴展速度有多速度,這意味著當前的宇宙歷史時代。該速度對於理解宇宙的運作方式很重要,知道其最終命運將是什麼,甚至是它的構成。畢竟,哈勃太空望遠鏡在1990年推出時的主要任務是幫助確定該擴展率(巧合的是,以天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)命名)。
從那時起,哈勃(Telescope)和其他研究項目的證據就為哈勃常數建立了一個相當精確的答案:73,在通常用於此目的的單元中。 (這意味著兩個獨立的天文機構以每秒73公里的速度彼此相距326萬光年。由諾貝爾獎獲得者亞當·里斯(Adam Riess)領導的一支球隊的最新分析將哈勃恆定範圍在72-75範圍內,如一篇論文所報導在線發布1月3日。考慮到1980年代的天文學家爭論哈勃常數是否接近40或90,這是一個很大的改善。
但是,這一成功有一個障礙。當前對宇宙的知識提出了一種預測哈勃常數應該是什麼的方法。該預測的可能範圍僅為66-68。這兩種方法不匹配。
巴爾的摩太空望遠鏡科學學院的里斯(Riess)在1月9日的一次演講中說:“我認為這非常令人驚訝,而且非常有趣。”美國天文學會的會議。
令人驚訝的是,天體物理學家和宇宙學家認為他們已經弄清楚了宇宙。它由一點點普通物質組成,其中許多未知身份的異國情調的“暗物質”,甚至更多的神秘能量滲透到空間的真空中,引起引力抑制。還記得擴展率的加速嗎?它意味著這種能量的存在。因為沒有人知道它是什麼,人們稱其為“黑能”,同時懷疑它的真實姓名是Lambda,這是代表“宇宙常數”的希臘字母。 (這被稱為常數,因為空間的任何部分都應具有相同數量的真空能。)深色能量佔宇宙總質量能量含量的70%,各種證據表明。
如果這一切都是正確的,那麼不難推斷宇宙今天應該擴展的速度。您只需採用物質,暗物質和暗能量的食譜,然後添加一些被稱為中微子的幽靈般的亞原子顆粒即可。然後,您仔細測量深空的溫度,其中唯一的熱量是大爆炸中留下的微弱光芒。宇宙微波背景輻射(從點到點)的溫度略有不同。從這些變化的大小來看,您可以計算出距離大爆炸的輻射到達望遠鏡的距離。將其與宇宙的質量能量配方相結合,您可以計算宇宙的擴展速度。 (實際上,您可以使用適當的數學用具在家中進行此計算。)
使用宇宙微波背景數據的國際團隊的項目推斷了Hubble常數為67,基於實際測量擴展的73或74少於73或74(通過分析來自遙遠的超新星爆炸的光隨時間變暗)。
當這種差異時幾年前首次出現,許多專家認為,這只是一個海市rage樓,它會以更精確的測量消失。但事實並非如此。
里斯在天文學會議上說:“這開始變得非常認真。” “在這兩種情況下,這些都是非常成熟的測量。對於任何一個項目,這都不是第一次。”
一個常見的解釋認為,超新星研究正在測量哈勃常數的局部價值。也許我們生活在一個泡沫中,而偏向於平均水平的膨脹測量值要小得多。在這種情況下,宇宙微波背景數據可能可以更好地了解整個宇宙的“全局”擴展率。 Riess說,但是哈勃望遠鏡觀察到的超新星足夠遠,以駁斥這種可能性。
“即使您以為我們生活在一個空白中……,您仍然基本上遇到了同樣的問題。”
因此,似乎在進行擴展率預測的宇宙(技術上是宇宙標準模型)的物質能量配方(從技術上講,是宇宙標準模型)似乎有問題。畢竟,驅動宇宙加速的真空能量驅動宇宙加速並不是一個宇宙常數,而是其他一些場地填充空間。這樣的磁場可能會隨著時間的推移而有所不同,並根據恆定的真空能量拋棄計算。但是Riess指出,證據越來越強,真空能量只是宇宙常數。 “我會說我們有越來越少的擺動空間。”
吸引許多理論家的另一種可能性是存在一個新粒子,也許是第四個中微子或其他相對論(非常迅速地移動)粒子在早期宇宙中的拉鍊。
Riess說:“相對論粒子 - 理論家在發明新的粒子上毫不費力,沒有其他任何東西。” “他們中的許多人對此有一些證據的前景非常狡猾。因此,這並不是很長的範圍。”
當前宇宙標準模型中內置的其他假設也可能需要修改。例如,暗物質被認為與其他形式的物質和能量非常超然。但是,如果它與早期宇宙中的輻射相互作用,則可能具有與相對論粒子相似的作用,從而改變了早期宇宙中的能量之間的分量之間的分配方式。能源平衡的這種變化將改變宇宙在早期的擴展程度,從而破壞了推斷當前擴展率所需的校準。
這不是第一次確定哈勃常數引起爭議。埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)本人最初(1930年代)大量高估了擴張率。使用他的速度,計算表明宇宙比地球年輕得多,這是一個明顯的矛盾。即使到1990年代,一些哈勃持續的估計也表明,宇宙的年齡不到100億年,而許多恆星似乎比這大十億年大。
哈勃的原始錯誤可能會跡象缺乏天文知識。事實證明,他的早期高估是表明不同世代的恆星(一些年輕人和一些年齡較大的恆星)之間的區別的信號。這將距離估算到了哈勃用於估計膨脹速率的一些恆星。同樣,在1990年代,膨脹率太年輕了宇宙,因為當時不知道黑能,因此在計算宇宙年齡時未考慮。
因此,RIESS建議,當前的差異也可能是某些天文未知的信號,無論是新粒子,物質和輻射的新相互作用,還是現象更令人驚訝 - 這確實會驚訝於另一個宇宙的訪客。
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