宇宙的扩张比我们想象的要快,这就造成了宇宙学的一个危机

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宇宙比科学家们所预测的扩张要更快,但是没有人知道那是为什么。

暗物质和可见物质的模拟视图(宇宙模拟模型协作)

一个团队的研究人员使用一直依赖于变形镜的望远镜技术集中数据证实了这个困境。他们的这一研究上个月在皇家天文学会的月报中被发表出来,它里面所测量出来的宇宙膨胀速率的精确尺寸与科学家们使用了数十年的标准模型并不匹配。

“宇宙中存在着危险。”克里斯`法斯纳赫特在一次新闻发布会中说,他是一位天体物理学家也就是这项研究的合著者。

其他研究所在今年早些时候所发表的言论中也有着类似的结论。

“这种不匹配的情况已经在增长并且现在已经发展到了确实不能作为一个侥幸而忽视的重点,这种差异不可能只是偶然发生的。”亚当`里斯,他是一位获得过诺贝尔奖的科学家,也是四月份所发表的一项研究的作者,这是他在当时的新闻发布中所说的。

他有了额外的发现“也许那就是在宇宙学数十年的发展中最令人激动的事情。”

哈勃常数之谜

宇宙一直在扩张变大,星系拉伸到了更远的地方。数十年来,科学家已经在试图测量宇宙增长的速度有多快—就有一种数字被叫做哈勃常数。

研究人员一起通过研究138亿年前大爆炸遗留下来的辐射光芒,得到了宇宙的历史,这也被叫做宇宙微波背景辐射(CMB)

当科学家们在研究微波背景辐射时,他们能看得很遥远甚至看到了遥远的过去,因为光速是恒定的。

例如,当我们在地球上看太阳,看到的太阳是八分钟前的太阳,因为太阳离我们大概八光分远。所以当科学家们看着距离我们足够远的物质,其实他们看到的那些物质就是宇宙的开始。

根据这一系列的观察,科学家们发现大爆炸之后,宇宙最开始的扩张是非常快的。那是由于一种暗物质引力拉伸向后退,暗物质是一种看不见的神秘力量,约占宇宙所有物质的85%。

(宇宙学的标准模型,BICEP2实验/欧洲原子核研究组织/美国航空航天局)

但是

,他们遇到了一个问题。

测量值显示宇宙膨胀的速度比标准模型中预测的要更快。里斯在四月的研究中发现宇宙的膨胀速率实际比根据宇宙微波背景辐射计算出来的预测还要快9%

“这不只是两个不同的实验”他在当时说。

我们是测量出了一些根本的差异,一个是测量今天我们所看到的宇宙膨胀有多快;另一个是基于早期的物理学和测量值预测宇宙的膨胀速度应该有多快。如果这些价值标准不被认同,那么我们就有很大的可能已经错过了一些事情。

新技术已经确认了这一困境,但我们对于解决这一问题的方法依然是毫无进展。

目前唯一拥有两架最大的光学和红外望远镜的天文台。图源;

为了这个新研究,科学家们使用了夏威夷凯克天文台望远镜的尖端镜像系统,这种装置使用易弯曲的镜片以至于可以正确反应被地球大气层引起的扭曲并且瞬间返回空中物质的影像。

科学家们用望远镜对准了三个非常明亮,且活泼的星系,它们被叫做类星体。

他们在研究类星体的过程中使用了一种被叫做“引力透镜”的装置,它能测量当类星体通过在大量的物质中传播从而到底地球期间它们的光线所能到达的弯曲程度。一个巨大的物体(像一个巨行星),它们的光向各个方向弯曲,它们让科学家看到了过去相同类星体具有细小差异的各种弯曲的版本。

他们通过比较各种图片去计算类星体的光到达地球需要多久,通过收集信息了解在宇宙膨胀期间它们能传播多少次。

(三个类星体的透镜图)

像以前那些能被接受的研究一样,新的研究结果表明宇宙扩张的速度比标准模型预测的还要快,科学家将他们目前的研究结果和哈勃空间望远镜比较发现,它们的数据是一致的。

"据早期的哈勃常数和后期宇宙数据的不同说明了我们现在所固定的模型是错过了一件事情。"天体物理学家,谢里`苏尤在发表的一篇研究中说。

例如,它可能是外来的暗能量,或是一个新相对论性粒子,或者是一些还有待发现的新物理学想象。

科学家们还不知道丢失的那一块是什么,一些人认为罪魁祸首是暗物质,暗物质是一种神秘且看不见的术语,它构成了宇宙的68%这种能量可能加快膨胀当它向外推并且被暗物质引力压倒时。

法斯纳赫特说他希望科学家们能够继续使用这种新的望远镜技术,这能够聚集更精确的数据,当他们在他们所理解的宇宙中寻找丢失的那一块。“也许那将引领我们得到一个更完全的宇宙论模型”他说。

作者: sciencealert

FY: 住在星星上

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