凯时国际官网

最新公告:
加入中国教育培训联盟,获联盟会员广告席位

探索

科学技术 / 发现 / 宇宙探索

宇宙膨胀快于预期 或改写宇宙论法则

文字:[大][中][小] 2016-4-14  浏览次数:66377

  来自星系M101的数据让科学家得以测量宇宙膨胀的速度。图片来源:NASA/CXC/SAO

  本报讯目前对于宇宙膨胀速度进行的最精确测量得到了一个同宇宙大爆炸后的辐射测量值不相符的结果。如果这一发现得到独立技术的证实,有关宇宙论的法则或许将不得不改写。

  这一发现甚至可能意味着暗能量—— 一种被认为对观测到的宇宙膨胀加速负有责任的未知能量——的强度自宇宙形成之初便一直在增长。

  主持这项最新研究的美国马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学天体物理学家Adam Riess表示:“我认为在标准宇宙论模型中有一些是我们尚未搞清的。”Riess曾于1998年发现了暗能量。

  并未参与该项研究的加利福尼亚大学尔湾分校宇宙学家Kevork Abazajian认为,这项研究成果“具有改变宇宙论的潜力”。

  在公认的宇宙论模型中,宇宙的进化主要通过暗物质与暗能量之间的竞争作用。暗物质的引力倾向于减缓宇宙膨胀,而暗能量则在相反的方向推动并使宇宙加速膨胀。由Riess和其他科学家进行的早期观测认为,暗能量的强度在宇宙的整个历史中都是恒定的。

  许多科学家认为暗物质和暗能量的相对贡献来自于宇宙大爆炸后遗留的辐射,被称为宇宙微波背景辐射。对于它的最详尽研究是由欧洲空间局的普朗克天文台于 近几年完成的,其从本质上看是年轻宇宙在约40万年时的一幅肖像。基于普朗克天文台的测量,宇宙学家得以预测年轻宇宙将如何进化,包括在历史的任意时间节 点上膨胀得有多快。

  多年来,这些预测同针对当前宇宙膨胀速度的直接测量结果(被称为哈勃常数)都不一致。然而迄今为止,这一常数的误差范围大到足以忽略这种不一致。

  通过观测附近星系以多快的速度远离银河系,利用被称为“标准烛光”的已知恒星固有亮度,科学家计算出了哈勃常数。

  在这项最新研究中,Riess的团队利用哈勃空间望远镜数百小时的观测时间研究了来自18个星系的两种标准烛光。Riess说:“我们在这方面非常成功。”

  研究人员的论文报告指出,他们测量的常数的不确定性为2.4%,低于之前3.3%的最好结果。Riess表示,他们发现宇宙膨胀速度大约比基于普朗克数据的预测值快了8%。

  研究人员已向一份刊物递交了这一论文,并于4月6日将其发表在arXiv在线知识库中。

  Riess说,如果新测量的哈勃常数和由普朗克团队早期测量的结果都是准确的,那么标准模型就需要进行一些修改。一种可能性是构成暗物质的基本粒子具 有不同于当前理论的属性,这将影响早期宇宙的进化。另一种选择是暗能量并非亘古不变的,而是在最近的时期变得越来越强。

法国巴黎天体物理学研究所普朗克研究人员Francois Bouchet表示,他怀疑问题出在他的研究团队的测量结果,但无论结果是什么,新的发现都“令人兴奋”。

  2001年主持对哈勃常数第一次精密测量的伊利诺伊州芝加哥大学天文学家Wendy Freedman认为,另一种可能性是标准烛光自身在精密测量时就是不可靠的。Freedman与她的团队正在研究基于一种不同类型恒星的替代方法。

  宇宙大爆炸理论认为宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。作为现代宇宙学中最有影响的一种学说,它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。(赵熙熙)