奇怪的宇宙!宇宙正在以奇怪的方式擴張 新型的暗物質如何解釋?

我們的宇宙由很多奇怪的東西組成。正常物質組成行星,恆星,您和我的物質僅佔宇宙總構成的5%。其餘的是各種各樣的暗物質和暗能量。我們真的不知道它們是什麼,但是它們可以幫助解釋,為什麼我們能看到的東西?那些行星,恆星和星系會像它們那樣運行。

這一切都很好,但是有時候我們的暗物質和暗能量模型並不能解釋我們所看到的。新的研究表明,如果我們將另一種暗物質加入混合物中,則可以部分解釋這種差異。我們的宇宙在其早期歷史中可能還有另一種暗物質。

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宇宙加速中的差異

宇宙可以用幾個物理常數來解釋,哈勃常數就是其中之一,哈勃常數以千米/秒/兆帕秒為單位描述了宇宙的膨脹速度。(兆帕秒是100萬帕秒,一個帕秒大約是3.3光年。)換句話說,哈勃常數的單位距離是每時間每距離。

乍一看,這看起來像個怪異的單位。但是,它有助於形象化地顯示正在擴展的宇宙就像一個膨脹的氣球。想象一下,您在氣球上繪製了星系,然後對其進行了膨脹。隨著氣球膨脹,每個星系都遠離其他星系。兩個星系之間的距離越遠,它們彼此移開的速度就越快。這是一個簡單地說哈勃常數:它實質上分解速度(距離每距離單位時間)。彼此距離較遠的對象比彼此距離較近的對象彼此移動得更快。

哈勃常數描述了我們的宇宙是如何擴展的,並且有各種方法來對其進行測量。一種是觀察我們當地宇宙中的星系。如果我們把目光投向我們的本地以外,那麼這些星系就不會受到重力的束縛。我們可以查看它們的運動方式,並通過尋找被稱為“ 標準蠟燭 ”的物體(例如恆星和超新星等物體)來測量它們的距離。這些物體的精確亮度是已知的。結合這些信息,就可以在我們的宇宙角找到哈勃常數。

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但是我們可以看得更遠,一直到大爆炸的餘輝,宇宙微波背景(CMB),來自天空各個區域的幾乎均勻的微波輻射。CMB只是一個宇宙的快照,當時還只有40萬歲。我們可以將這些信息,有關我們在宇宙早期看到的結構的信息以及我們認為該結構,將如何發展的模型相結合。

我們通常使用的模型是最廣泛接受的宇宙學模型Lambda-CDM。該模型結合了暗能量(lambda)和冷暗物質(CDM)。之所以稱為“冷”是因為它移動緩慢,將所有這些片段組合在一起可以提供另一種測量哈勃常數的方法。

可是問題是這些值不同。這些值之間有足夠的張力,使天文學家非常不舒服。是因為測量誤差?但這不太可能。科學家對這暗能量(lambda)和冷暗物質(CDM)兩個測量都相當準確。

腐爛的黑暗物質

許多人試圖以各種方式解釋這種差異。費米國家加速器實驗室和芝加哥大學的科學家最近提出了另一種解釋。他們認為,在早期的宇宙中,存在另一種暗物質。此後,暗物質已經腐爛,改變了宇宙的質量密度。質量越小,引力就越小,宇宙將膨脹得更快,從而改變哈勃常數。

不僅任何類型的暗物質都可以。

還記得冷暗物質嗎?很冷,因為它移動緩慢。但是,在早期的宇宙中添加一種新型的冷暗物質是行不通的,它會阻止宇宙內部結構和星系的發展。但是,添加溫暖的暗物質-一種移動速度更快的暗物質可能會起作用。

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這種溫暖的暗物質可以由無菌中微子組成。最終,這種暗物質可能會腐爛成甚至更陌生的東西。這將改變宇宙的質量密度,從而導致在測量哈勃常數時出現差異。

衰變的溫暖暗物質的引入並不能完全解決哈勃常數的問題,但是它使問題減少了。如果確實存在衰變的溫暖暗物質,它將改變我們的模型和宇宙學。這說明我們的宇宙不僅現在具有奇怪的組件,而且在過去具有奇怪的組件,可能不再存在的組件。並弄清楚它們確實存在嗎?好吧,我們科學家將不得不進行偵查,科學家們認為:宇宙並不是那麼快就放棄它的秘密。


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