宇宙的形状有结论了 然而或许一场危机要来了

0 评论 加国无忧 51.CA 2019年11月6日 15:07 来源:时代周报

研究人员称,最新的这项研究结果表明,现在的宇宙一致性模型(Concordance Model)可能需要被彻底反思了。

宇宙微波背景

以往我们所知道的关于宇宙形状的看法可能都错了。11月4日,一篇刊登在《自然天文学》杂志上的论文指出,我们的宇宙可能并不像纸那样平坦,而更像一个巨大的膨胀气球,是封闭且弯曲的。

在分析了欧洲航天局普朗克卫星2018年的数据后,该论文作者Eleonora Di Valentino、Alessandro Melchiorri?和Joseph Silk在宇宙微波背景(CMB,cosmic microwave background)的功率谱中发现了增强的引力透镜幅度,而这与标准λ-CDM模型的数据是有出入的。

这就意味着引力对CMB的弯曲作用似乎比现有物理学所能解释的要大得多。

宇宙微波背景(下简称“CMB”)是宇宙大爆炸时期遗留下来的热辐射,这是宇宙中存在的最古老的光芒。

而普朗克卫星的主要任务就是检测CMB温度的微小波动,对CMB温度涨落的研究是解锁有关宇宙学模型和参数的关键,正是这些信息定义了宇宙的膨胀、组成以及宇宙大尺度结构(Large-scale structure of the universe)的起源。

论文作者们用“封闭的宇宙”来解释这一异常的效应。“一个封闭的宇宙可以为这种效应提供物理解释,CMB光谱现在更倾向于是一种大于99%置信度水平的正曲率。”他们写道,“在这里,我们将进一步研究封闭宇宙的证据,表明正曲率可以解释引力透镜的异常振幅。”

根据论文,如果宇宙是弯曲的,那么它是在缓慢地弯曲的。虽然这种缓慢的弯曲对我们在地球、太阳系甚至银河系中的移动都并不重要,但如果我们超出银河系,往银河系以外、往更远的深黑处一直向前直线走,我们最终就会绕一圈回到我们最初的出发地。

论文作者之一Melchiorri在接受国外媒体采访时就举例,“这意味着,如果你有两个光子,它们在一个封闭的宇宙中平行传播,它们将(最终)相遇。”

事实上,这种发现已经有一段时间了,关于宇宙到底是不是平的争论也早已有之。早在2004年,美国航空航天局(NASA)的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)人造卫星就检测出了波动异常的CMB温度。当时就有专家认为这表明了人们生活在一个不均衡的宇宙中,但也有专家认为这或许只是一个系统错误。随后在2013年,普朗克卫星的检测结果又再一次指向了宇宙的不对称性。

不过,这种现象并不符合现今的宇宙理论。作者们就在论文中表示,以往关于“宇宙是平的”的假设掩盖了一个宇宙论危机,因为现在所观察到的宇宙特性都是相互矛盾的。“现在的宇宙一致性模型(Concordance Model)可能需要被彻底反思了。”

根据目前被广泛接受的宇宙暴胀理论,宇宙是平的,其暴胀主要由名为暴胀的量子场所驱动,暴胀有两方面的作用:它触发了宇宙初期的快速膨胀并产生微小的密度波动,密度更大的区域会吸收更多物质并最终形成我们现在看到的星团和星系。

但这一理论无法解释宇宙的不均衡性,只能作为一种统计学上的大概。暴胀理论创始人之一Paul J Steinhardt将结果和观测不符的加速膨胀阶段称为“坏暴胀”,并把和观测相符的膨胀称为“好暴胀”,他就曾在其2011年发表的论文中表示,“不但坏暴胀比好暴胀更有可能,而且没有暴胀的宇宙比两者可能性更大……整体来说形成平坦宇宙的可能性很低。”

当然前文作者们还谨慎表示,关于这些数据还需要进一步研究,以确定这异常的观察结果究竟是因为还有其他系统因素没检测到,还是这确实是新的物理结论,抑或只是统计上的波动。

“我还不想说我相信宇宙是封闭的,我是更倾向中立的。”剑桥大学的宇宙学家George Efstathiou则在接受国外媒体采访时表示,“我更想说的是,让我们等等新的数据并看看这些新的数据会说些什么。现在确实有些差异,我们必须更为谨慎地去找出是什么造成了这些差异。”

51官网微信 QR CODE
加国无忧微信
51官网微信 QR CODE
多伦多热点微信
分享
分享新闻到
微信朋友圈

扫描后点右上角分享

0 评论 | 注册

网友评论