宇宙膨胀的奥秘解决了吗？理论物理学家提出了解决科学争议的假说

时间：2022-04-07 10:25:07 来源：

一位UNIGE的研究人员通过提出宇宙膨胀的规模并不完全均匀的观点，解决了有关宇宙膨胀速度的科学争议。

地球，太阳系，整个银河系和离我们最近的几千个星系在一个直径为2.5亿光年的巨大“泡泡”中运动，物质的平均密度是宇宙其余部分的一半。。这是日内瓦大学（UNIGE）的理论物理学家提出的假设，用以解决一个已经使科学界分裂十年的难题：宇宙以什么速度膨胀？到目前为止，至少有两种独立的计算方法得出的两个值相差约10％，其偏差在统计上是不可调和的。这种新方法在《物理学快报》 B中有阐述，在没有利用任何“新物理学”的情况下消除了这种局限性。

自从大爆炸发生在138亿年前以来，宇宙一直在扩展-这一命题最早由比利时佳能和物理学家乔治·勒迈特（GeorgesLemaître）（1894-1966）提出，而埃德温·哈勃（Edwin Hubble）（1889-1953）则首次得到证实。美国天文学家在1929年发现，每个星系都在远离我们，而最遥远的星系移动得最快。这表明过去有一段时间所有星系都位于同一地点，这个时间只能对应于“大爆炸”。这项研究引起了哈勃-莱默特定律，包括哈勃常数（H0），该常数表示宇宙的膨胀率。目前，对H0的最佳估计值约为70（km / s）/ Mpc（这意味着，每326万光年，宇宙以每秒70公里的速度快速扩张）。问题在于，有两种相互矛盾的计算方法。

零星超新星

第一种是基于宇宙微波的背景：这是从世界各地到我们的微波辐射，是在宇宙变得足够冷以至于光最终能够自由流通时发出的（大爆炸后大约370,000年）。使用普朗克太空任务提供的精确数据，并考虑到宇宙是同质的和各向同性的事实，使用爱因斯坦的广义相对论在整个场景中得出H0的值为67.4。第二种计算方法是基于在远距离星系中偶发出现的超新星。这些非常明亮的事件为观察者提供了高度精确的距离，这种方法可以确定H0值为74。

UNIGE理学院理论物理系助理教授Lucas Lombriser。

UNIGE理学院理论物理系教授Lucas Lombriser解释说：“这两个值多年来一直变得更加精确，同时彼此之间保持着不同。引发科学争议甚至引发我们希望与“新物理学”打交道的令人兴奋的希望并不需要花太多时间。为了缩小差距，隆布里瑟（Lombriser）教授接受了这样一个观点，即宇宙并不像所声称的那样均匀，这一假设在相对适度的规模上似乎很明显。毫无疑问，物质在银河系内部的分布与在银河系外部的分布不同。但是，很难想象以比银河系大数千倍的体积计算出的物质平均密度的波动。

“哈勃泡沫”

“如果我们处于一种巨大的'泡沫'中，那么伦勃里瑟教授继续说道，那里的物质密度大大低于整个宇宙的已知密度，这将对超新星的距离产生影响，并最终对确定H0产生影响。。”

对于该“哈勃泡”来说，所需要做的就是足够大，以包括用作测量距离参考的星系。通过确定该气泡的直径为2.5亿光年，物理学家计算出，如果内部物质的密度比宇宙其余部分低50％，那么将获得哈勃常数的新值，这将使一种是使用宇宙微波背景获得的。“这种规模的波动如此之大的概率是20比1比1比5说的那样，这意味着这不是理论家的幻想。在广阔的宇宙中有很多像我们这样的地区。”

参考：卢卡斯·洛姆布里瑟（Lucas Lombriser），“当地哈勃常数与宇宙微波背景的一致性”，2020年2月17日，物理学快报B.DOI：
10.1016 / j.physletb.2020.135303

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