一项意想不到的对宇宙的新测量表明,我们需要更新我们的物理学

天文学家首次利用大爆炸后的超大质量黑洞来测量宇宙的膨胀速度。现在,我们手上有一个比这个努力提供的答案更大的谜团。

一项意想不到的对宇宙的新测量表明,我们需要更新我们的物理学-有意思吧

事实证明,宇宙的增长速度比预期的要快。这可能意味着暗能量被认为驱动了膨胀的加速,有时也被解释为阿尔伯特·爱因斯坦描述的宇宙常数,其实根本不是宇宙常数。

相反,它可能会变得更强。

宇宙的膨胀率被称为哈勃常数,要确定它是很难的。每次测试似乎都会得出不同的结果;最近,普朗克卫星测量宇宙微波背景的数据显示其速度为每秒67.4公里(41.9英里)的速度,不确定性不到1%。

其他方法通常包括使用“标准烛光”,即已知亮度的物体,如造父变星或Ia型超新星,从它们的绝对星等可以计算出距离。

去年,对哈勃常数的造父变星计算的结果是每秒每秒73.5公里(45.6英里)。所以你可以明白为什么天文学家一直戳这个奇怪的宇宙熊。

但几年前,天文学家意识到,到另一个天体的距离也可以精确计算。进入类星体,以及它们的黑洞。

类星体是宇宙中最明亮的天体之一。每一个星系都围绕着一个以物质为食的超大质量黑洞运转。它的光和无线电辐射是由黑洞周围的物质引起的,这种物质被称为吸积盘,当它像水一样绕着排水沟旋转时,由于摩擦而发出强烈的光和热。

它们还会发射x射线和紫外线;意大利费伦泽大学(Universita di Firenze)的天文学家圭多·里萨里蒂(Guido Risaliti)和英国杜伦大学(Durham University)的伊丽莎白塔·卢索(Elisabeta Lusso)发现,类星体产生的这两种波长的比值随着紫外线光度的变化而变化。

一旦这个光度已知,通过这个比值计算出来,类星体就可以像其他标准蜡烛一样使用了。

这意味着我们可以追溯到宇宙的历史。

“使用类星体作为标准的蜡烛有很大的潜力,因为我们可以观察到它们比Ia型超新星离我们更远,所以用它们来探测宇宙历史上更早的时代,”Lusso说。

研究人员收集了1598个类星体在宇宙大爆炸后11亿年到23亿年的紫外线数据,并利用它们的距离来计算早期宇宙的膨胀率。

他们还将他们的结果与覆盖了近90亿年的Ia型超新星的结果进行了交叉检验,发现了相似的结果,只是它们有重叠。但是,在早期的宇宙中,只有类星体提供测量数据,在他们观察到的和基于标准宇宙模型预测到的之间存在着差异。

Risaliti说:“我们观察类星体的时间可以追溯到大爆炸后的10亿年,我们发现直到今天宇宙的膨胀速度比我们预期的要快。”

“这可能意味着随着宇宙变老,暗能量会变得越来越强。”我们真的不知道暗能量是什么——我们看不见它,也探测不到它。这是我们给未知排斥力的名字,这个排斥力似乎在加速宇宙的膨胀。

(根据膨胀率,天体物理学家计算出暗能量约占宇宙的70%——因此,更精确的膨胀率也会让我们更准确地计算暗能量的体积。)

如果暗能量的密度随着时间的推移而增加,科学家们认为这就意味着它根本不是爱因斯坦的宇宙常数。但它可以解释这些奇怪的数字——甚至可能解释先前哈勃常数结果之间的差异。

目前,还有很多工作要做来测试这个结果,看看它是否站得住脚。

Risaliti说:“这个模型非常有趣,因为它可能同时解决两个难题,但目前还没有定论,在我们能够解决这个宇宙难题之前,我们必须仔细研究更多的模型。”

一些科学家认为,可能需要新的物理学来解释这种差异,包括暗能量增长的可能性。我们的新结果与这个建议一致。

该研究小组的研究成果发表在《自然天文》杂志上。

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