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银河系位于一个物质相对较少的”超虚空”中 这可以解释一个重大的宇宙难题

2023-12-4 30 12/4

宇宙膨胀速度的差异是最大的宇宙学谜团之一。一项新的研究通过应用修改后的引力理论和银河系所处的一个令人不安的"超虚空"(Supervoid),得出了一个有趣的解决方案。从我们在地球上的有利位置来看,星系似乎都在急速地远离我们,这要归于宇宙的膨胀。但是,星系膨胀的速度并不是一成不变的--哈勃-勒梅特定律描述了距离地球较远的星系比距离我们较近的星系远离地球的速度要快得多。

银河系位于一个物质相对较少的

在过去的几十年里,天体物理学家们一直在尝试用一个叫做哈勃常数的值来计算出描述这种情况的方程式。它给出的速度单位是每百万帕秒公里数(km/s/Mpc)--因此,从本质上讲,距离地球 2 Mpc 的星系的运行速度是距离地球 1 Mpc 的星系的两倍。

一些天文学家利用可预测的超新星来测量相对较近的宇宙中的哈勃常数,得出的数值约为 73 km/s/Mpc。其他天文学家则通过研究宇宙大爆炸产生的背景辐射来测量遥远宇宙中的哈勃常数,得出的数值约为 67.5 km/s/Mpc。问题是,随着技术的进步,这两种技术的不确定性都在不断降低,但它们之间的分歧却没有重叠的余地,即使考虑到已知的膨胀加速度也是如此。这就导致了一个被称为哈勃张力的问题。

但一项新的研究提出了解决哈勃张力的方法。据波恩大学和圣安德鲁斯大学的研究人员称,我们可能需要考虑到我们在宇宙中的位置,并挑战一些先入为主的观念。

大约十年前,一个天文学家小组发现,我们的银河系似乎位于一个巨大的虚空之中,那里的物质比宇宙中的其他地方要少得多。这是因为物质并不是均匀地分布在整个宇宙中--它往往成团成块地分布着,就像一块巨大的海绵。我们恰好生活在这块海绵的一个气囊里。

这可能会产生一个副作用,那就是这个超级大气泡中的物质会被气泡周围密度更大的物质所吸引。因此,附近的物质(即星系)会比更远的物质移动得更快,这就是哈勃张力的原因。

银河系位于一个物质相对较少的

这张蓝色的网代表了宇宙中物质的分布,每个黄点代表星系。绿点代表银河系在一个相对空旷的"气泡"中的位置,在这个"气泡"中,附近的其他星系可能会被拉向"气泡"边缘密度更大的物质(通过红色箭头)。

不过,事情还没那么简单--要想让这种解释奏效,天文学家还需要对万有引力定律动动脑筋。当研究小组应用了另一种被称为修正牛顿动力学(MOND)的引力理论时,哈勃张力完全消失了,观测到的差异完全可以用不规则分布的物质来解释。

不过,这并不仅仅是一种方便的数学技巧。MOND作为一种合法理论已有先例,在150多个星系、某些星团,甚至我们太阳系中的行星中都可以看到它的证据。它还能解释暗物质的怪异之处,暗物质是一种神秘的物质,在旨在探测它的实验中始终没有出现。事实上,根据标准模型,超oid本身并没有真正的意义--但它在MOND下是可行的。

尽管越来越多的证据支持MOND,但它仍然不是一个被广泛接受的理论。我们还需要做更多的工作来检验这个想法,以及它是否能解开宇宙中一些最大的谜团。

这项研究发表在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)杂志上。