现行的标准宇宙学模型建立在一个关键前提之上:当在足够大年夜的标准长进行平均时,宇宙在空间上是平均的,并且向各个偏向看上去都一样,即具有各向同性和平均性。这一假设使得广义相对论方程的求解极大年夜简化,形成了所谓的“FLRW时空描述”,也是ΛCDM模型的基本。然而,近年来多个自力不雅测数据之间出现的“张力”,赓续对这一幻想化图景提出质疑,个中最有名的是环绕宇宙膨胀速度的“哈勃张力”。

在这项新研究中,科研团队聚焦的则是相对更少被存眷、但更为基本的“宇宙偶极异常”。根据宇宙大年夜爆炸遗留下来的宇宙微波背景辐射(CMB)不雅测成果,这一背景辐射在整片天空上极为平均,温度起伏仅在十万分之一的量级,这恰是宇宙大年夜标准各向同性的重要不雅测支撑。但在这种高度平均之上,天文学家早已发明一个明显的“偶极各向异性”旌旗灯号:天空一侧略热、对面一侧略冷,温差约为千分之一。

这一CMB偶极旌旗灯号本身并不必定违背ΛCDM模型,但按标准理论推算,其他宇宙标准上的物质分布(例如遥远的射电星系和类星体)应当出现出与CMB偶极相对应的变更模式。早在1984年,天文学家 George Ellis 和 John Baldwin 就提出用极其遥远的天体样本来考验这种对应关系,以避免由本星系团等近邻结构造成的“团簇性偶极”假象,这一办法后来被称为“Ellis–Baldwin考验”。

假如宇宙确切相符对称的FLRW假设,那么物质分布的偶极旌旗灯号应当由CMB偶极独一决定;若两者不一致,则不仅会动摇ΛCDM模型,也会直接冲击FLRW时空图景本身。因为这一考验请求极宏大年夜、平均而精确的天体目次数据,直到近年响应不雅测材料才慢慢完全,真正严格的考验才具备实际可能。

研究团队的最新分析显示,宇宙在Ellis–Baldwin考验中“不合格”:遥远天体的空间分布所出现的物质偶极,与CMB偶极在偏向上大年夜致一致,但在幅度上明显不匹配。这一结论在应用地面射电千里镜不雅测数据和中红外波段的卫星不雅测数据时获得了一致印证。因为两类不雅测在设备类型、工作波段、体系误差来源等方面都有所不合,这种一致性强化了却论的可托度。

在作者看来,“宇宙偶极异常”由此成为标准宇宙学模型面前的一大年夜根本性难题,却在天文界整体评论辩论中经久不及“哈勃张力”那样惹人注目。原因之一,可能在于这一异常难以经由过程对模型做“小修小补”来化解,它指向的并不是某个参数的微调误差,而是请求从根本上放弃FLRW式的高度对称时空描述,相当于在宇宙学理论框架上“从零开端”。

尽管如斯,研究团队指出,将来几年将有包含欧几里得(Euclid)、SPHEREx在内的多颗新卫星,以及维拉·鲁宾天文台、平方公里阵列(SKA)等新一代大年夜型地面千里镜陆续投入应用,将以空前的广度和精度供给海量宇宙不雅测数据。这一数据大水有望在借助机械进修等人工智能办法的帮助下,为构建超出ΛCDM的新宇宙学模型供给关键线索。

作者认为,假如最终证实宇宙在大年夜标准上确切存在“纰谬称性”,其对基本物理和人类宇宙不雅的冲击将是“真正巨大年夜”的。现有理论可能不得不重写,人类对宇宙整体构造与演变方法的思虑,也将面对一次周全的再出发。

点赞(0) 打赏

评论列表 共有 0 条评论

暂无评论

微信小程序

微信扫一扫体验

立即
投稿

微信公众账号

微信扫一扫加关注

发表
评论
返回
顶部