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解释哈勃常数值差异的新假设:“我们都活在一个巨大气泡里”

日期:2020-03-12

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科学界中有一个困扰了科学家好久的难题:世界的胀大速度究竟是多少?

为了处理这个问题,一位来自日内瓦大学(UNIGE)的理论物理学家提出了一个说明:地球、太阳系、整个银河系以及离咱们最近的几千个星系都在一个直径2.5亿光年的巨大“气泡”中运动,这个气泡中的均匀物质密度只要世界其余部分的一半。

到现在为止,至少有两种独立的核算办法得出了两个相差约10%的世界胀大速率值,它们之间的误差在核算上是不行谐和的。但这项宣布在《物理快报B》(Physics Letters B)杂志上的新办法在没有运用任何“新物理”的情况下就消除了这种差异。

自从138亿年前的世界大爆炸以来,世界就一直在胀大。这个观念由比利时教会和物理学家Georges Lemaitre(乔治·勒梅特,1894-1966)初次提出,后因由Edwin Hubble(埃德温·哈勃,1889-1953)初次证明。在1929年,美国天文学家发现,每个星系都正在离咱们越来越远,间隔最远的星系移动速度最快。这表明,在曩昔有一段时刻,一切的星系都坐落同一地址,而这个时刻只能与世界大爆炸相对应。这项研讨产生了哈勃-勒梅特规律,以及表明世界胀大率的哈勃常数(H0)。现在对H0的最佳估量大约是70公里/秒(km/s)/Mpc(这意味着每隔326万光年,世界的胀大速度就会添加70公里/秒),但问题是哈勃常数有两种彼此对立的核算办法。

零散的超新星

第一种核算办法是根据世界微波布景辐射。世界微波布景辐射是来自世界五湖四海的微波辐射,这些辐射在世界冷却到足以让光自在通行的时分(大爆炸后约37万年)被发射出来。运用普朗克太空使命供给的准确数据,并考虑到世界是同质和各向同性的现实,用爱因斯坦的广义相对论核算出H0的值为67.4。而第二种核算办法是根据偶然呈现在悠远星系中的超新星。这些十分亮堂的世界事情为观测者供给了高度准确的间隔,这种办法确认H0的值为74。

UNIGE科学院理论物理系的教授Lucas Lombriser说明说:“多年来,这两个值一直在变得越来越准确,但一起两者之间又保持着必定的差异。没过多久,这两个数值就引发了一场科学上的争辩,乃至让咱们感到十分振奋,由于咱们觉得咱们或许正在研讨一种‘新的物理学’。”为了缩小这两个值之间的间隔,Lombriser教授提出了这样一个观念:世界并不像此前所宣称的那样是同质的,这个假定在相对较小的世界范围内似乎是清楚明了的。毫无疑问,物质在星系内的散布与在星系外是不同的。但是,关于比星系大几千倍的体积,咱们很难幻想其物质均匀密度的动摇。

“哈勃气泡”

Lombriser教授持续说:“假如咱们处在一个巨大‘气泡’傍边,而且气泡中的物质密度显着低于整个世界的已知密度的话,那么这将对超新星的间隔产生影响,并终究决议H0的巨细。”

一切这一切都将需求一个足够大的“哈勃气泡”,大到要包括作为丈量间隔参阅的星系。经过假定一个直径为2.5亿光年的气泡,物理学家核算得出,假如气泡内部物质的密度比世界其余部分的密度低50%,哈勃常数就会得到一个新的数值,而这个数值与运用世界微波布景核算得出的值相一致。Lombriser教授说:“在这个标准范围内呈现这种动摇的概率是1 / 20到1 / 5,这意味着它不仅仅只是理论家的假定。与咱们类似的当地在众多的世界中还有许多。”