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宇宙不是平的?科学家:是一个封闭的球体

今天小编为大家带来了一篇《宇宙不是平的?科学家:是一个封闭的球体》的文章,感兴趣的读者朋友可以跟着小编一起看一看。

人们有这样的经验,当处于某物体内部时,很难看清楚其形状,正所谓“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。同样,身处银河系、宇宙的人类试图了解银河系乃至宇宙的形状确实很难。根据多年的观测数据、宇宙学模型和物理学均表明宇宙是平坦的,如果发出一束光子,它会一直保持直线运动。然而根据欧洲航天局的普朗克卫星去年收集的数据,天文学家认为宇宙实际上是弯曲和闭合的,就像一个膨胀的球。这意味着光子束最终将返回到它们开始的位置,并与在平坦宇宙场景中保持平行的其他光子束交叉。

英国曼彻斯特大学的埃莱奥诺拉·迪·瓦伦蒂诺(Eleonora Di Valentino)领导的国际天文学团队表示,他们的发现提出了一场“宇宙危机”,需要我们“对现有的宇宙模型进行彻底的反思”。宇宙曲率的线索是引力弯曲光路,这是爱因斯坦预言的一种叫做引力透镜的效应。不仅是任何光线,还有宇宙微波背景(CMB),即恒星和星系之间的空间中残留的电磁辐射。CMB的历史可以追溯到宇宙大爆炸后大约38万年,当时宇宙形成了第一个中性原子。遮挡所有其他光源后,空间就会隐约发光,这是一种背景静态的东西,是宇宙中最古老的光芒。

查看普朗克卫星的数据,尤其是2018年的数据表明宇宙微波背景功率谱的增强透镜振幅与所预测的标准振幅相比强很多,这种异常称为Alens。研究小组认为,一种可能的解释是宇宙的形状与预期的不同。研究人员认为:“一个封闭的宇宙可以对这种效应提供物理解释,而普朗克宇宙微波背景光谱现在更倾向于在大于99%置信度水平的正曲率。”研究人员进一步研究了普朗克封闭宇宙的证据,表明正曲率自然地解释了透镜的异常振幅,消除了普朗克数据集中有关不同角度导出的宇宙学参数值的张力。

虽然弯曲、封闭的宇宙可以解释这一异常现象,但在这场宇宙危机中,观察到的不同宇宙特性似乎是相互矛盾的。首先,普朗克数据集的所有其他分析(包括2018年数据)都得出结论——原有的宇宙学模型是正确的,这包括平坦的宇宙;其次,哈勃常数是宇宙膨胀的速度,也是宇宙学方面的一个棘手问题,而弯曲封闭的宇宙只会使这一预测变得更加困难;

第三,来自暗能量(未知能量加速宇宙膨胀)的重子声振荡调查的数据,以及从重力透镜观测获得的宇宙剪切数据均与封闭宇宙模型不一致。甚至有专家认为,普朗克Alens是数据中的一种斑点。剑桥大学的天体物理学家George Efstathiou和Steven Gratton也分析了2018年的普朗克数据并找到了曲率的证据,但是当他们将其与其他普朗克数据集和重子声振荡数据进行比较时,他们发现“有力的证据支持空间上平坦的宇宙”。

因此,除了Alens异常外,更多的数据似乎都支持一个平坦的宇宙,而不是一个封闭的宇宙。就像衬衫上的一根毛刺一样,它一直存在,但不知道它与所有其他度量之间的差异是否确实有意义,还是人为问题。研究人员表示:“未来需要进行更多的测量,以澄清观察到的不一致是由于未被发现的系统性因素,还是由于新的未知的物理学,或者仅仅是统计上的波动。”让我们期待吧……

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