宇宙的擴張比我們想像的要快，這就造成了宇宙學的一個危機

2023-03-31 10:24:24 1

宇宙膨脹的速度比科學家預測的要快，但是沒有人知道為什麼。

暗物質和可見物質的模擬視圖(宇宙模擬模型協作)

一組研究人員使用望遠鏡技術來證實這一困境，該技術一直依賴可變形反射鏡來集中數據。他們的研究發表在上月皇家天文學會的月度報告中。在其中測量的宇宙膨脹速率的確切大小與科學家們已經使用了幾十年的標準模型不符。

「宇宙中有危險。」克裡斯·法納特在新聞發布會上說，他是一名天體物理學家，也是這項研究的合著者。

其他研究機構在今年早些時候的評論中也有類似的結論。

「這種不匹配一直在增長，現在已經到了一個不可忽視的地步。這種差異不可能偶然發生。」獲得諾貝爾獎的科學家亞當·裡斯也是4月份發表的一項研究的作者，他在當時的新聞稿中說。

他還發現「這也許是幾十年來宇宙學發展中最令人興奮的事情。」

哈勃常數之謎

宇宙一直在膨脹，變得越來越大，星系也延伸得更遠。幾十年來，科學家們一直試圖測量宇宙增長的速度——有一個數字叫做哈勃常數。

研究人員通過研究138億年前大爆炸遺留下來的輻射，獲得了宇宙的歷史，這也被稱為宇宙微波背景輻射

當科學家研究微波背景輻射時，他們可以看到非常遙遠的過去，因為光速是恆定的。

例如，當我們看地球上的太陽時，我們在八分鐘前看到了太陽，因為太陽離我們大約有八個光點。因此，當科學家們看離我們足夠遠的物質時，他們實際上看到的是宇宙的開始。

根據這一系列的觀察，科學家發現在大爆炸之後，宇宙開始迅速膨脹。這是因為一種暗物質的引力可以追溯到，暗物質是一種看不見的神秘力量，約佔宇宙中所有物質的85%。

(宇宙標準模型，BICEP2實驗/歐洲核研究組織/美國航空公司空航天局)

但是

他們遇到了一個問題。

測量顯示宇宙膨脹的速度比標準模型中預測的要快。裡斯在他4月份的研究中發現，根據宇宙微波背景輻射，宇宙的膨脹速度實際上比預測的快9%。

「這不僅僅是兩個不同的實驗，」他當時說。

我們測量了一些基本差異。一個是我們今天看到的宇宙膨脹的速度。另一個是根據早期的物理學和測量來預測宇宙膨脹的速度。如果這些價值觀得不到認可，我們很有可能已經錯過了一些東西。

新技術證實了這一困境，但我們在解決這個問題上沒有取得任何進展。

目前唯一擁有兩臺最大的光學和紅外望遠鏡的天文臺。地圖來源；

在這項新的研究中，科學家們使用了夏威夷凱克天文臺望遠鏡的尖鏡系統，該系統使用了柔性透鏡，這樣就可以正確地反映地球大氣造成的扭曲，並立即返回空中物質的圖像。

科學家用望遠鏡瞄準三個非常明亮活躍的星系，它們被稱為類星體。

在對類星體的研究中，他們使用了一種叫做「引力透鏡」的裝置，這種裝置可以測量類星體在穿過大量物質到達地球時所能達到的彎曲程度。一個巨大的物體(像一顆巨大的行星)，它的光線向四面八方彎曲，向科學家展示了同一類星體的不同彎曲版本，與過去略有不同。

他們通過比較各種圖片，計算類星體的光到達地球需要多長時間，並通過收集信息，了解它們在宇宙膨脹期間可以旅行多少次。

(三個類星體的透鏡)

像以前可接受的研究一樣，新的結果顯示宇宙膨脹的速度比標準模型預測的要快。科學家將他們目前的研究結果與哈勃望遠鏡進行比較，發現他們的數據是一致的。

根據早期哈勃常數和後期宇宙數據之間的差異，我們在固定模型中遺漏了一件事。天體物理學家謝裡·蘇豫在一份發表的研究報告中說。

例如，它可能是外部暗能量，或一個新的相對論粒子，或一些尚未被發現的新物理想像。

科學家還不知道丟失的部分是什麼。有些人認為罪魁禍首是暗物質，這是一個神秘而不可見的術語，它構成了宇宙的68%。當這種能量向外推進並被暗物質的引力淹沒時，它可能會加速膨脹。

法斯納特說，他希望科學家們能夠繼續使用這種新的望遠鏡技術，當他們尋找他們所了解的宇宙中缺失的部分時，這種技術能夠收集更精確的數據。「也許這將引導我們走向一個更完整的宇宙模型，」他說。

作者:sciencealert

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