宇宙膨脹的速度有問(wèn)題。

更準確地說(shuō)，我們對宇宙膨脹的加速率(所謂哈勃常數)的測量結果存在問(wèn)題。我們有兩種主要的測量方式，但無(wú)論我們重復多少次，它們總是會(huì )返回不同的結果。

這導致有人提議，需要構建新的物理學(xué)來(lái)解釋這一差異。但是瑞士日內瓦大學(xué)的理論物理學(xué)家盧卡斯·隆伯里瑟(Lucas Lombriser)提出了另一個(gè)思路。

根據隆伯里瑟的說(shuō)法，如果銀河系漂浮在宇宙中一個(gè)巨大的低密度空腔中，那可以解釋為什么兩類(lèi)測量的結果不一致。通過(guò)調整方程式可以解決密度差異問(wèn)題，我們可以顯著(zhù)地減小測量數值之間的差距。

但是在進(jìn)行討論之前，我們簡(jiǎn)要說(shuō)明一下哈勃常數的兩種測量方式。

第一個(gè)是基于宇宙微波背景(CMB)，即大爆炸遺留下來(lái)的、彌漫寰宇的微弱背景輻射。我們對CMB已經(jīng)進(jìn)行了相當全面的研究，因此可以區分出背景輻射溫度更高和更低的區域，這與早期宇宙中物質(zhì)的膨脹和收縮相對應。

根據此信息，對哈勃常數的計算通常會(huì )返回的結果大約為每秒每百萬(wàn)秒差距67.4公里。

另一種方法需要測量地球到亮度已知的天體的距離，例如極亮的Ia型超新星和造父變星，后者的亮度具有周期性的變化。

確定它們的絕對亮度后，天文學(xué)家就可以計算出到這些天體的距離，因為亮度會(huì )以已知的速率隨著(zhù)距離而衰減。因此，有時(shí)我們把此類(lèi)對象稱(chēng)為標準燭光。

后一種方法返回的結果與依據宇宙微波背景輻射獲得的數據不同。借助Ia型超新星，最近計算出每秒每百萬(wàn)秒差距72.8的結果。結合Ia超新星宿主星系中的銀河系造父變星，甚至給出了甚至更夸張的結果——每秒每百萬(wàn)秒差距74.03公里。

隆伯里瑟說(shuō)：“多年來(lái)反復測量，使得計算結果更加精確，同時(shí)彼此之間差異卻更大?！?/p>

但標準燭光模型有一個(gè)缺點(diǎn)。用于計算空間擴展的方程式假設整個(gè)宇宙的質(zhì)量均勻分布。在大規模上，這可能或多或少是正確的——但在較小規模上，可能并非如此。

這可能會(huì )影響我們周?chē)臻g的行為方式。因為如果我們的家星系處于低密度的空間腔泡中，那么腔泡外部較高密度殼層的引力會(huì )給星系帶來(lái)一點(diǎn)加速作用——使其移動(dòng)的速度似乎快于宇宙膨脹的速度。

“如果我們處于一個(gè)巨大的'泡泡'中，物質(zhì)的密度顯著(zhù)低于整個(gè)宇宙的已知密度，那么它將對超新星的距離產(chǎn)生影響，并最終影響到哈勃常數的確定?！?/p>

之前也有人提出類(lèi)似的假說(shuō)，但隆伯里瑟經(jīng)過(guò)數學(xué)計算，給出了可以被驗證的參數。

他計算得出，如果我們處于一個(gè)直徑約2.5億光年的氣泡中，且其內的質(zhì)量密度不到周?chē)臻g的一半，那么應用標準燭光模型得到哈勃常數將與借助CMB計算出的哈勃常數更加一致。

而且我們確實(shí)知道，真的存在此類(lèi)低密度的腔泡，因為宇宙之中無(wú)奇不有。銀河系就挨著(zhù)一個(gè)低密度腔泡——直徑至少有1.5億光年，甚至可能高達3億光年。

但是，在我們揭開(kāi)謎底之前，我們還需要牢記，有最新研究發(fā)現，宇宙的局部結構對哈勃常數的標準燭光測量法沒(méi)有影響。

那仍然并不意味著(zhù)我們需要推翻現有的物理學(xué)。然而，更多的研究表明，我們對Ia型超新星的理解存在缺陷，并且我們可能錯誤地估算了它們的亮度。另一項研究表明，可能還有另一種暗能量在早期的宇宙中提供了額外的加速度。

但隆伯里瑟相信他的理論。

他說(shuō)：“在這種規模上出現這種波動(dòng)的可能性是20：1到5：1，這意味著(zhù)它不是理論家的憑空想象。在廣袤無(wú)垠的宇宙中存在很多像我們這樣的區域?！?/p>

該研究已發(fā)表在Physics Letters B上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基于創(chuàng )作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布。