一個“超級空洞”能解決關于宇宙膨脹速度的無休止的爭論嗎？

發表于 2025-11-23 12:29:14 來源：骨軟筋酥網

一張代表橫跨宇宙的宇宙物質網中的基南-巴格-考伊超空泡的圖。銀河系位于虛空的個能關于中心。(圖片來源:uux.cn/AG kro upa/波恩大學)
（神秘的解決天津津南外圍收費如何vx《192+1819+1410》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達地球uux.cn）據美國太空網（基思·庫珀）：如果我們的星系，銀河系，宇宙位于一個20億光年寬的膨脹真空中，我們宇宙膨脹速率的速度不同測量之間的主要差異就可以得到解釋。這是無的爭科學家的結論，他們認為修正的休止引力理論可以取代宇宙學的標準模型。然而，超級空洞這個假設受到許多天文學家的個能關于強烈質疑。
宇宙學的解決標準模型描述了我們如何生活在一個由暗能量和暗物質主導的宇宙中。暗能量是宇宙一種神秘的力量，似乎導致宇宙加速膨脹，膨脹而暗物質提供了宇宙中的速度大部分引力，被認為以光環狀包圍著星系，無的爭天津津南外圍收費如何vx《192+1819+1410》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達同時防止它們分崩離析。總之，這些難以捉摸的現象描述了物質如何在宇宙中分布，以及星系如何相對于彼此運動。
然而，標準宇宙學模型要克服的最大挑戰之一就是所謂的“哈勃張力”。這個概念不是像你想象的那樣以太空望遠鏡命名，而是以它的名字命名，天文學家埃德溫·哈勃。1929年，埃德溫·哈勃發現一個星系離我們越遠，它離我們越遠。他能夠推導出一個關系來描述這種聯系，這個關系后來被稱為哈勃-勒梅特定律(以比利時理論物理學家和牧師喬治·勒梅特命名，他也獨立地發現了這個定律)。它說，星系遠離我們的速度是其距離乘以宇宙膨脹率的產物，宇宙膨脹率由一個稱為哈勃常數的參數給出。
自埃德溫·哈勃時代以來，天文學家們一直努力以更高的精度測量哈勃常數。通過知道哈勃常數，從而精確地知道宇宙膨脹的速度，我們可以計算出宇宙要達到現在的大小必須有多老。我們目前最精確的測量表明宇宙的年齡為138億年。
但是，有一個問題。
通過測量Ia型超新星的紅移光來測量宇宙的膨脹，得出哈勃常數為每秒每百萬帕73.2千米。換句話說，它說每一個百萬帕秒的空間體積(一個秒差距是3.26光年，一個百萬帕秒是一百萬秒差距，所以是326萬光年)每秒膨脹73.2公里(45.5英里)。
然而，宇宙的膨脹速率也包含在宇宙微波背景輻射的物理學中。歐洲航天局普朗克任務對CMB的測量給出的哈勃常數為每秒67.4千米/兆帕秒。兩次測量都達到了很高的精度，但它們不可能都是正確的。
這種奇怪的二分法被稱為哈勃張力，現在可以說是宇宙學中最令人煩惱的問題。盡管一些天文學家懷疑這是某處測量誤差的產物，但其他人認為這可能暗示著新的物理學。
這正是德國、蘇格蘭和捷克共和國科學家的一篇新論文所提出的。
該論文的作者之一，德國波恩大學的Pavel Kroupa在一份新聞聲明中說:“宇宙…似乎在我們附近膨脹得更快，也就是說，距離我們大約30億光年。”“事實不應該是這樣的。”
他們的假設集中在一個被稱為Keenan-Barger-Cowie超級空洞的天體物理奇怪現象上，這個名字是以研究它的三位天文學家的名字命名的。科學家們說，超級空洞是宇宙中所謂的物質“密度不足”，從統計上看，這個區域的星系平均較少——而我們的銀河系恰好位于它的正中央。
在這個超級空洞之外，星系的密度平均要高一點，從而產生更大的引力，將超級空洞內的物體拉向它們。研究小組認為，這可能會給人一種印象，即我們附近的空間正在以更快的速度膨脹，因為星系被物質的引力拖到了超空間之外。
“這就是為什么它們離開我們的速度比實際預期的要快，”蘇格蘭圣安德魯斯大學的合著者Indranil Banik說。
宇宙學的標準模型認為，物質應該相當均勻地分布在宇宙中，任何空隙都不應該超過一定的大小。因此，很難解釋像基南-巴爾杰-考伊大空洞這樣大的超級空洞。一些天文學家，包括Kroupa和Banik，認為標準模型無法解釋它，而其他人如Martin Sahlén，inigo zubeldia和牛津大學的Joseph Silk公開表示可以。
在Kroupa，Banik和他們的合著者(波恩大學的塞爾吉·馬祖倫科和捷克共和國查理大學的莫里茨·哈斯鮑爾)的假設中，我們當前的引力理論，因此也是暗物質，被一種叫做修正牛頓動力學的新理論所取代，簡稱MOND。這種假設認為，在低加速度下，引力的表現與愛因斯坦和牛頓描述的不同，額外的引力可以取代對暗物質的需求。在MOND范式中，宇宙可以更容易地創造出像Keenan-Barger-Cowie超級空洞這樣的大空洞。
然而，空洞的存在會影響對宇宙膨脹速率的測量，這一觀點在過去一直備受爭議。諾貝爾獎獲得者、巴爾的摩約翰·霍普金斯大學的亞當·里斯(Adam Riess)與約翰·霍普金大學的w·達西·肯沃西(W. D'Arcy Kenworthy)和美國杜克大學的丹·斯科尼克(Dan Scolnic)一起領導了用Ia型超新星測量哈勃常數的工作，他們證明了在超級空洞邊界之外觀察到的Ia型超新星與空洞內部的超新星具有相同的膨脹率。作為回應，克魯帕、巴尼克、馬祖倫科和哈斯鮑爾認為，超級空洞的影響將遠遠超出空洞本身，因此人們預計會在空洞范圍之外的超新星中測量到更高的膨脹率。
其他測量哈伯常數的方法，獨立于超空間和宇宙學的標準模型，也認為哈伯張力無法解釋。通過跟蹤在遙遠星系中圍繞超大質量黑洞運行的分子云中的水脈澤在天空中形成的角距離，并從幾何學中推導出它們的物理距離，產生了每秒每百萬帕秒73.9公里的哈勃常數值，鑒于脈澤測量的不確定性，這接近于Ia型超新星的測量值。還有h olicow(H0指的是哈勃常數)項目，該項目研究早期宇宙中類星體發出的光如何通過前景引力透鏡采取不同長度的不同路徑。類星體的亮度經常有波動；當穿過引力透鏡的不同路徑時，宇宙仍在膨脹，這種膨脹的速率印在類星體亮度變化的不同透鏡圖像上。這個項目發現膨脹速率為每秒73.3公里/百萬帕秒，幾乎與Ia型超新星的值相同。
這些測量結果與CMB的測量結果相沖突，并且與超級空洞可以產生哈伯張力的假設無關。所以最終，如果這個假設是有腿的，看來克魯帕、巴尼克、馬祖倫科和哈斯鮑爾將不得不說服更多的人。
該假說于11月發表在《皇家天文學會月刊》上。