是在巨大的空隙内部的地球,它可以解决宇宙学最大的难题之一

健康作者 / 姓名 / 2025-06-16 07:09
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宇宙学中最大的奥秘之一是宇宙的扩大速度。可以使用宇宙学的标准模型(也称为lambda-cold暗物质(λ cdm))来预测这一点

宇宙学中最大的奥秘之一是宇宙的扩大速度。可以使用宇宙学的标准模型(也称为lambda-cold暗物质(λ cdm))来预测这一点。该模型基于对大爆炸&Mdash剩下的光的详细观察;所谓的宇宙微波背景(CMB)。

宇宙的膨胀使星系彼此移开。他们离我们越远,他们移动的速度就越快。星系的速度和距离之间的关系由“哈勃的常数”支配,该速度约为每秒43英里(70 km)(每秒70公里)(天文学的长度单位)。这意味着,星系每小时每小时就会越来越多,它远离我们。

但是不幸的是,对于标准模型,该价值最近受到了争议,导致科学家称之为“哈勃张力”。当我们使用附近星系和超新星(爆炸恒星)测量膨胀速率时,它比基于CMB预测时大10%。

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在我们的新论文中,我们提出了一种可能的解释:我们生活在太空中的巨大空隙中(一个低于平均密度的区域)。我们表明,这可能会通过空隙中的物质流出来膨胀局部测量。当周围的空隙将其拆开时,会出现流出;与空隙内的较低密度物质相比,它们的引力更大。

在这种情况下,我们需要处于半径数十亿光年的空隙的中心,密度比整个宇宙的平均水平低约20%。所以不要完全空。

在标准模型中,如此大的深空是出乎意料的。因此有争议。CMB在婴儿宇宙中给出了结构的快照,这表明今天的物质应该相当均匀地分布。但是,直接计算不同区域中星系的数量确实表明我们处于局部空隙中。

我们希望通过假设我们生活在早期密度波动而增长的大量空隙中来进一步测试这个想法。

为此,我们的模型并未合并CDM,而是一种称为修改的牛顿动力学(MOND)的替代理论。

最初有人建议在星系的旋转速度中解释异常,这导致了一种称为“暗物质”的无形物质的建议。蒙德(Mond)取而代之的是,当牛顿的重力拉力非常薄弱时,牛顿的重力定律破裂可以解释异常。与星系外区域一样。

MOND中的整体宇宙扩展历史将与标准模型相似,但是在MOND中的结构(例如星系簇)的增长速度会更快。我们的模型捕捉了本地宇宙在蒙德宇宙中的外观。我们发现,这将允许当今的膨胀速率进行本地测量,具体取决于我们的位置。

最近的星系观察允许基于在不同位置预测的速度对我们的模型进行至关重要的新测试。这可以通过测量所谓的散装流量来完成,这是给定球体中物质的平均速度,无论是否致密。这随球的半径而异,最近的观察结果表明它持续了十亿光年。

有趣的是,在此规模上的星系的大容量使标准模型中预期的速度四倍。它似乎随着被考虑的地区的规模而增加;与标准模型的预测相反。与标准模型一致的可能性低于一百万分之一。

这促使我们看到研究对批量流的预测。我们发现它与观察结果相匹配。这就要求我们靠近空隙中心,并且空隙最为空的中心。

我们的结果是在流行的哈勃张力解决方案遇到麻烦的时候。有些人认为我们只需要更精确的测量。其他人则认为可以通过假设我们在本地测量的高扩展率实际上是正确的,可以解决。但这需要对早期宇宙的扩展历史进行稍作调整,因此CMB看起来仍然正确。

不幸的是,有影响力的评论突出了这种方法的七个问题。如果宇宙在绝大多数宇宙历史上的扩大速度快10%,那么它的年轻也大约为10%。与最古老的星星的年龄相矛盾。

在星系数计数中存在深层和扩展的局部空隙,并且快速观察到的大容量强烈表明,结构的增长速度比λ cdm中预期的速度快,达到数十万种光年。

有趣的是,我们知道,巨大的星系群集El Gordo在宇宙历史上太早形成,并且质量和碰撞速度太高,无法与标准模型兼容。这是更多证据表明,在该模型中结构的形成太慢。

由于重力是如此庞大的主要力量,因此我们很可能需要扩展爱因斯坦的重力理论,一般相对论—但只有大于一百万光年的尺度。

但是,我们没有很好的方法来测量重力在更大范围内的行为方式;没有重力的物体那么巨大。我们可以假设一般相对论仍然有效,并与观察结果进行了比较,但是正是这种方法导致了我们最佳宇宙学模型目前面临的非常严重的紧张局势。

人们认为爱因斯坦说,我们不能以引起问题的同一想法解决问题。即使所需的更改并非剧烈,我们也很可能见证了一个多世纪以来的第一个可靠证据,我们需要改变我们的重力理论。

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