研究發現:超出預期 宇宙加速膨脹中(組圖)

2019-04-27 11:22 作者: 林澄 綜合編譯

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研究發現:超出預期 宇宙加速膨脹中
研究發現宇宙加速膨脹中。(圖片來源:Adobe Stock)

一項新的研究報告指出,宇宙的膨脹速度超出了預期,研究人員推測,導致這種差異的原因,可能是當前物理學「標準模型」未能涵蓋的某種事物造成,比如暗物質或暗能量的特殊性質,或者是未知的粒子。

據本月25日發表在美國《天體物理學雜誌》(The Astrophysical Journal)上的最新研究報告顯示,美國哈勃太空望遠鏡的新觀測成果,進一步確認宇宙正在加速膨脹,現在的膨脹速度比根據早期宇宙軌跡預測的速度快9%左右。

研究發現:超出預期 宇宙加速膨脹中
美國宇航局哈勃太空望遠鏡的新測量數據證實,宇宙的膨脹速度比預期的快。(圖為:從哈勃太空望遠鏡看到的地面望遠鏡和插圖中看到的鄰近星系,圖片來源:NASA,ESA,Adam Riess,and Palomar Digitized Sky Survey)

在這項新研究中,研究人員利用新方法對大麥哲倫星雲(LMC)中的70顆造父變星進行了觀測。造父變星的亮度會發生周期性變化,光度可以達到太陽的100,000倍,可用於測量星系距離,有「量天尺」之稱。所有步驟都涉及建立一個「宇宙距離階梯」,首先測量到附近星系的準確距離,然後再移動到更遠和更遠的星系。這個階梯是對不同類型的天文物體的一系列測量,具有固有的亮度,研究人員可以使用它來計算距離。此前哈勃望遠鏡每90分鐘只能觀測一顆造父變星,新的成像方法能夠對造父變星群進行觀測,一次可觀測多顆,幫助提高測量的精準度。

研究發現:超出預期 宇宙加速膨脹中
專家們使用一種新技術快速研究我們鄰近星系中的70顆特殊恆星,這些恆星可以用來測量太空中的距離。(圖片來源:NASA,ESA,and A.Feild(STScI))

先前對宇宙早期膨脹的觀測是由歐洲航天局的普朗克衛星根據普朗克在大爆炸後38萬年觀察到的情況進行的。根據這項新研究,修訂後的宇宙膨脹速度比大爆炸後不久觀測到的宇宙軌跡預測的速度快9%,他們估計的誤差只有1萬分之一。

領導這項研究的美國約翰斯·霍普金斯大學天體物理學家亞當·里斯教授,他曾因發現宇宙加速膨脹與他人共同獲得2011年諾貝爾物理學獎。他說:「正如我們所看到的那樣,我們測量到根本性的差別,一個是現在宇宙的膨脹速度,另一個是根據早期宇宙物理學預測的宇宙膨脹速度。」他表示如果兩者不一致,很有可能是人們在連接兩個時代的宇宙學模型中遺漏了一些東西。他們還建議可能需要新的物理學理論來更好地理解宇宙的真實樣貌。

里斯教授研究人員推測,導致這種差異的原因,可能是當前物理學「標準模型」未能涵蓋的某種事物或因素,比如暗物質或暗能量的特殊性質,或者是未知的粒子。雖然里斯教授對於存在差異的確切原因沒有答案,但他和團隊將繼續微調哈勃常數,目標是將不確定性1.9%降低到百分之一。


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