標準宇宙學模型終於到了證實

標準宇宙學模型終於到了證實

對整個天空進行了為期四年的調查,結果非常棒:我們已經證實,描述宇宙的年齡、膨脹速度、歷史和內容的標準宇宙學模型確實是準確的。

四年來,歐洲南方天文臺的普朗克衛星在天空中航行,不斷掃描和收集數據,以便我們可以研究宇宙開始時整個天空的輻射。

現在,在任務結束五年後,最終數據已經完成。它是完全準確的。

普朗克衛星將輻射映射到微波波長上;這種輻射在大爆炸之後不久就產生了,是在我們宇宙的存在僅380000年的時候。

這是很重要的,因為這是我們最早的時刻。在這一點之前,宇宙已經完全黑暗和不透明,但是當它清除時,電磁輻射就會自由移動。

我們稱這幅地圖為宇宙微波背景(CMB);它最初是由光子引起的,隨著宇宙的膨脹,光子被拉長到微波波長。

通過研究不同區域的在之間的差異和變化,天文學家可以計算宇宙的各種特徵,隨著時間的推移,宇宙的演化過程也會隨著時間的推移而演變。他們就是這麼做的。

標準宇宙學模型終於到了證實

CMB的第一張圖片於2013年出版(上圖),證實了宇宙學的標準模型。然後,第二個數據集以及分析結果在2015中發表(下圖)。它們既包含溫度,也包含偏振數據,但有一個警告。

標準宇宙學模型終於到了證實

普朗克科學家認為,在2015版本中的一些偏振數據的質量是缺乏的,並且可能不夠好,不能用於宇宙學。

這就帶來了這個新版本,叫做遺留版本。在這幾年裡,普朗克財團重新處理了這些數據,並將其與其他儀器、分析和試驗所作的觀測進行了比較。他們對結果感到滿意。

意大利費拉拉大學的宇宙學家雷諾·曼多萊西(Reno Mandolesi)表示:“現在我們真的相信我們能夠僅僅基於溫度、僅僅基於偏振,或者基於兩者來反演宇宙學模型。”

新數據仍然支持標準宇宙學模型,並且對科學家們來說更準確可靠。

該模型認為,這一模型是對宇宙的一個極好描述,包括星系的結構和分佈、正常的非物質和冷暗物質的丰度、暗能量、以及宇宙開始時的膨脹階段。

不過它並沒有解決所有問題。

標準宇宙學模型終於到了證實

事實上,由於模型現在更加精確,它給出了一個有趣的難題:哈勃常數。

這就是宇宙膨脹速率的名稱。最近,兩架望遠鏡在太空中聯合起來,使用了造父變星來確定哈勃常數,僅有2%的不確定性。

他們得到73.5公里(45.6英里)每秒每百萬秒差距的速度。

問題在於,根據普朗克數據,哈勃常數是67.4公里(41.9英里)每秒每百萬秒差距,不確定性不到1%。

由於沒有一個令人滿意的天體物理解決方案能夠解釋這種差異,這導致一些人建議我們需要某種“新物理”來解釋它。但它也可能是更平凡的事情。

歐空局的普朗克項目科學家jan Tauber說:“目前我們不應該過於興奮地發現新物理。相對較小的差異可以通過小誤差和局部效應的結合來解釋,但是我們需要不斷提高我們的測量水平,並考慮更好的方法來解釋。”


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