宇宙膨胀速度计算不一之谜:我们可能生活在一个巨大泡泡里

宇宙膨胀速度是个已困扰科学界10年有余的难题,因为基于普朗克卫星和哈勃太空望远镜所得出的数值有所出入。最近日内瓦大学理论物理学家提出一个新假设,假如地球其实位于一个巨大的宇宙泡泡里,由于泡泡内密度低,经计算就能消除上述分歧,不用新的物理学来解释。

宇宙每秒钟都在扩张,膨胀率可从哈勃常数(H 0)进一步算出,然而当科学家后来观测遥远Ia型超新星时,发现宇宙事实上还在“加速膨胀”,这是令人困惑的现象。

欧洲太空总局(ESA)的普朗克卫星利用宇宙微波背景(CMB)辐射,测出哈勃常数值约67.80±0.77 km/s/Mpc;然而后来,科学家再利用哈勃太空望远镜观测70颗造父变星,得出哈勃常数值又更高了,约74 km/s/Mpc,换算宇宙膨胀速度比以往还要快9%。目前,哈勃常数最佳估计值约70 km/s/ Mpc(代表每隔326万光年,宇宙就以每秒70公里的速度扩张)。

科学家不解的是,这两个数值都反复经过严谨的推敲证明,计算过程也没有出差错,会不会是观测的技术与目标不同才造成这种差异?也许随着设备越来越精密,差异终会消失?

日内瓦大学(UNIGE)理论物理学家Lucas Lombriser对此倾向接受另一个想法:虽然很难想象以比银河系大数千倍范围内的物质平均密度,但宇宙物质分布相当不均匀,从地球、太阳系、银河系到距离我们最近的几千个星系,其实都囊括在一个直径2.5亿光年的巨大泡泡里(称为哈勃气泡,Hubble Bubble),而泡泡内物质平均密度只有泡泡外的一半。

假如这个泡泡内物质平均密度只有宇宙平均值的一半,就可能解释为什么我们不断测出不同的哈勃常数值:高估的物质密度会导致结果略为失真,但至少计算结果差距不再那么大。

不管怎么说,宇宙一直在加速膨胀是目前已知的事实,这说明很久很久以后、假如宇宙年龄来到1,380亿岁而不是当今的138亿岁,又如果到时候银河系内还有像地球一样的生命体存在,他们已经无法看到银河系外的任何星系、无法衡量星系如何演化,银河系会是他们已知的唯一星系。

新论文发布在《物理快报B》(Physics Letters B)。

(首图来源:pixabay)

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