銀河系住在宇宙空洞郊區,或能解決宇宙膨脹速度測量不一問題

作者 | 發布日期 2023 年 12 月 06 日 12:57 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
銀河系住在宇宙空洞郊區,或能解決宇宙膨脹速度測量不一問題


當我們凝視宇宙,會看到像星星一樣遍地點綴的星系,很容易以為星系在整個時空分布均勻,實際上星系傾向聚集於宇宙網節點、纖維狀結構上。但越來越多證據表明銀河系有點異類,我們並未落在宇宙網星系都市區,而更像坐落於被稱為空洞的郊區。

在天文學,空洞(Void)是指宇宙纖維狀結構之間的空曠空間,前者與纖維狀結構一起構成宇宙最大尺度結構。

根據宇宙演化標準模型,纖維狀結構因附著暗物質而形成,氣體物質沿著纖維狀結構輸送,就像一條運送養分的超級高速公路,因此纖維狀結構聚集了絕大多數星系,結構交匯點就像星系「都會區」;相對地空洞像「郊區」,只包含很少或完全不包含星系,一個典型空洞直徑約 11~150 個百萬秒差距,如果這個洞與超星系團一樣大,常被稱為「超空洞(Supervoid)」。

一般認為銀河系也位於纖維狀結構的星系都市區,但越來越多證據表明銀河系落在本地空洞(英語:Local Void):一個幾乎空無一物的空間邊緣,先前測量表明本地空洞大小約 2 億光年。

而波昂大學天文物理學家 Sergij Mazurenko 領導的研究發現,我們可以利用空洞解決哈伯張力問題:不同測量方法為何導致哈伯常數 H0(宇宙膨脹速度)計算值不同。

測量哈伯常數的主要方法有二,一種是觀察早期宇宙遺跡,如宇宙微波背景,依此測得宇宙膨脹速度為 67(km/s)/Mpc;另一種方法是觀察明亮且脈動週期規律的天體,如 Ia 型超新星、造父變星,測得宇宙膨脹速度為 73(km/s)/Mpc。

波昂大學天文物理學家 Pavel Kroupa 說:這看起來像宇宙在附近(30 億光年)的膨脹速度比整個宇宙膨脹速度還快,這矛盾現在可靠本地空洞解釋:由於物質透過重力吸引物質,在本地空洞遠離我們的星系,可能會因超空洞邊緣周圍物質集中而局部加速。

標準模型是基於愛因斯坦提出的引力本質,然而引力的表現可能與愛因斯坦預期不同,或許剩下的問題就是如何擴展愛因斯坦的引力理論。

新論文發表在《皇家天文學會月報》。

(首圖來源:pixabay