宇宙“各向同性”可能被推翻?科学家将重新认识宇宙?

好消息!据一项最新观测表示,宇宙的膨胀速度可能因地而异,这一项新的结果挑战了现代宇宙学的核心原则:宇宙的各向同性!

宇宙的各向同性

或许还有朋友对宇宙的各向同性并不是太了解,所谓各向同性就是指无论我们向宇宙哪一个方向观察,所看到的皆会差不多.各向同性和均匀性不同,宇宙可以是均匀但不是各向同性,或各向同性但不是均匀的。自从大爆炸以来,宇宙已经持续膨胀了超过138亿年,而且由于一种被称为暗能量的神秘力量,宇宙还在加速膨胀。科学家基于爱因斯坦广义相对论的方程式表明,这种膨胀在大的空间尺度上是各向同性的。

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而对宇宙微波背景辐射(CMB)的观测,即大爆炸遗留下来的遍布宇宙的辐射,支持了这一观点,因为宇宙微波背景辐射似乎是各向同性的,宇宙学家推断非常早期的宇宙的这一性质将延续到我们现在的时代,也就是大约140亿年之后。

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但目前还不清楚这种推断是否正确,在过去40亿年左右的时间里,暗能量一直是宇宙演化的主导因素。暗能量那令人困惑的性质还没有让天体物理学家能够正确地理解它。但是一直以来,“各向同性”是宇宙学的支柱之一,也是科学家研究整个宇宙的历史和命运的基石。但是现在,这块基石可能要被打破,一项新的研究报告称,宇宙的膨胀率似乎因地而异,“各向同性”宇宙的概念可能并不完全适用。这一发现如果得到证实,将迫使天文学家重新评估他们对宇宙的了解程度。

宇宙可能在每个方向上都不一样:各向异性?

据了解,这项新研究报告了其中一项调查的结果。科学家研究了842个星系团,这是宇宙中最大的引力束缚结构,他们使用了三个太空望远镜收集的数据:美国宇航局的钱德拉x射线天文台、欧洲的xmm -牛顿天文台和日美联合的高级宇宙学和天体物理学卫星。

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最后研究人员通过分析x射线辐射来确定每个星团的温度,他们利用这些温度信息来估计每个星系团固有的x射线光度,这些过程不需要考虑宇宙膨胀率等宇宙变量。

然后,研究人员以不同的方式计算了每个星系团的x射线光度,其中一种确实需要宇宙膨胀的知识。这样做揭示了整个天空的表观膨胀率——而这些速率并不是在所有地方都匹配的。

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结果科学家们成功地找到了一个区域,它似乎比宇宙的其他部分扩张得慢,而另一个区域似乎扩张得更快。更有趣的是,科学家们的研究结果与之前几项使用其他方法的研究结果一致,结果更加确定了宇宙中的这种“各向异性”。

这张图显示了宇宙在不同方向的膨胀率,这张地图是在银河系坐标中,中心朝向我们星系的中心。黑色和紫色表示最低膨胀率的方向(哈勃常数);黄色和红色表示最高膨胀率的方向。

结论

不过这个惊人的结果可能有一个造成这种结果的原因。例如,在异常区域的星系团可能受到其他星系团的引力作用,产生不同膨胀率的错觉。

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研究人员说,这种效应在宇宙中更小的空间尺度上可以看到。但他们补充说,这项新的研究探测到了50亿光年以外的星团,目前还不清楚在如此遥远的距离内,引力牵引能否压倒膨胀力。

当然,这几个星系团是在一项大型调查中分析的数百个星系团中的一个,目的是测试宇宙在大尺度上是否在所有方向上都是相同的。研究结果表明,“各向同性”宇宙的概念可能并不完全适用,或者说是在这几个星系团中不适用。

如果观测到的膨胀率差异确实存在,它们可能揭示出关于宇宙如何运行的有趣的新细节。例如,也许暗能量本身在整个宇宙的各个地方都是不同的。因为如果暗能量在宇宙的不同地方被发现有不同的强度,那将是了不起的发现,然而,科学家还需要更多的证据来排除其他解释,并形成一个令人信服的案例。毕竟这一发现将重新颠覆对宇宙的认识!


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