宇宙膨脹速度計算不一之謎:我們可能生活在一個巨大泡泡裡

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 15 日 10:32 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


宇宙膨脹速度是個已困擾科學界 10 年有餘的難題,因為基於普朗克衛星和哈伯太空望遠鏡所得出的數值有所出入。最近日內瓦大學理論物理學家提出一個新假設,假如地球其實位於一個巨大的宇宙泡泡裡,由於泡泡內密度低,經計算就能消除上述分歧,不用新的物理學來解釋。

宇宙每秒鐘都在擴張,膨脹率可從哈伯常數(H 0 )進一步算出,然而當科學家後來觀測遙遠 Ia 型超新星時,發現宇宙事實上還在「加速膨脹」,這是令人困惑的現象。

歐洲太空總署(ESA)的普朗克衛星利用宇宙微波背景(CMB)輻射,測出哈伯常數值約 67.80 ± 0.77 km/s/Mpc;然而後來,科學家再利用哈伯太空望遠鏡觀測 70 顆造父變星,得出哈伯常數值又更高了,約 74 km/s/Mpc,換算宇宙膨脹速度比以往還要快 9%。目前,哈伯常數最佳估計值約 70 km/s/ Mpc(代表每隔 326 萬光年,宇宙就以每秒 70 公里的速度擴張)。

科學家不解的是,這兩個數值都反覆經過嚴謹的推敲證明,計算過程也沒有出差錯,會不會是觀測的技術與目標不同才造成這種差異?也許隨著設備越來越精密,差異終會消失?

日內瓦大學(UNIGE)理論物理學家 Lucas Lombriser 對此傾向接受另一個想法:雖然很難想像以比銀河系大數千倍範圍內的物質平均密度,但宇宙物質分布相當不均勻,從地球、太陽系、銀河系到距離我們最近的幾千個星系,其實都囊括在一個直徑 2.5 億光年的巨大泡泡裡(稱為哈伯氣泡,Hubble Bubble),而泡泡內物質平均密度只有泡泡外的一半。

假如這個泡泡內物質平均密度只有宇宙平均值的一半,就可能解釋為什麼我們不斷測出不同的哈勃常數值:高估的物質密度會導致結果略為失真,但至少計算結果差距不再那麼大。

不管怎麼說,宇宙一直在加速膨脹是目前已知的事實,這說明很久很久以後、假如宇宙年齡來到 1,380 億歲而不是當今的 138 億歲,又如果到時候銀河系內還有像地球一樣的生命體存在,他們已經無法看到銀河系外的任何星系、無法衡量星系如何演化,銀河系會是他們已知的唯一星系。

新論文發表在《物理快報 B》(Physics Letters B)。

(首圖來源:pixabay

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