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银河系住在宇宙空洞郊区,或能解决宇宙膨胀速度测量不一问题

2023-12-1 未解之谜网

当我们凝视宇宙,会看到像星星一样遍地点缀的星系,很容易以为星系在整个时空分布均匀,实际上星系倾向聚集于宇宙网节点、纤维状结构上。但越来越多证据表明银河系有点异类,我们并未落在宇宙网星系都市区,而更像坐落于被称为空洞的郊区。

在天文学,空洞(Void)是指宇宙纤维状结构之间的空旷空间,前者与纤维状结构一起构成宇宙最大尺度结构。

根据宇宙演化标准模型,纤维状结构因附着暗物质而形成,气体物质沿着纤维状结构输送,就像一条运送养分的超级高速公路,因此纤维状结构聚集了绝大多数星系,结构交汇点就像星系“都会区”;相对地空洞像“郊区”,只包含很少或完全不包含星系,一个典型空洞直径约 11~150 个百万秒差距,如果这个洞与超星系团一样大,常被称为“超空洞(Supervoid)”。

一般认为银河系也位于纤维状结构的星系都市区,但越来越多证据表明银河系落在本地空洞(英语:Local Void):一个几乎空无一物的空间边缘,先前测量表明本地空洞大小约 2 亿光年。

而波昂大学天文物理学家 Sergij Mazurenko 领导的研究发现,我们可以利用空洞解决哈伯张力问题:不同测量方法为何导致哈伯常数 H0(宇宙膨胀速度)计算值不同。

测量哈伯常数的主要方法有二,一种是观察早期宇宙遗迹,如宇宙微波背景,依此测得宇宙膨胀速度为 67(km/s)/Mpc;另一种方法是观察明亮且脉动周期规律的天体,如 Ia 型超新星、造父变星,测得宇宙膨胀速度为 73(km/s)/Mpc。

波昂大学天文物理学家 Pavel Kroupa 说:这看起来像宇宙在附近(30 亿光年)的膨胀速度比整个宇宙膨胀速度还快,这矛盾现在可靠本地空洞解释:由于物质透过重力吸引物质,在本地空洞远离我们的星系,可能会因超空洞边缘周围物质集中而局部加速。

标准模型是基于爱因斯坦提出的引力本质,然而引力的表现可能与爱因斯坦预期不同,或许剩下的问题就是如何扩展爱因斯坦的引力理论。

新论文发表在《皇家天文学会月报》。

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