这项揭橥在《物理快报B》期刊上的新方法,在不该用任何“新物理学”的情形下肃清了这种不合。自138亿年前宇宙大爆炸发生以来,宇宙一贯在膨胀,这一命题首先由比利时佳能和物理学家乔治·莱马瓦特(1894-1966)提出,并由埃德温·哈勃(1889-1953年)首次证明,这位美国天文学家在1929年创造,每个星系都在阔别我们,而且越远的星系运动越快。
这表明,在过去,所有星系都位于同一地点,这一韶光只能与大爆炸相对应。这项研究引出了哈勃-勒马瓦定律,包括表示宇宙膨胀率的哈勃常数(H0),目前最好的H0估计值在70 (km/s)/Mpc旁边,问题是有两种相互冲突的打算方法。第一个是基于宇宙微波背景:这是来自天下各地的微波辐射,当宇宙变得足够冷,光能够自由传播的时候(大约在宇宙大爆炸后37万年)发出来的微波辐射。
零散的超新星(此处已添加圈子卡片,请到今日头条客户端查看)利用普朗克太空任务供应的精确数据,并考虑到宇宙是均匀和各向同性的事实,利用爱因斯坦的广义相对论在全体场景中运行,得到H0的值为67.4 (km/s)/Mpc。第二种打算方法是基于迢遥星系中零散涌现的超新星。这些非常通亮的事宜,为不雅观测者供应了高度精确的间隔,这种方法使得确定H0值为74 (km/s)/Mpc成为可能。UNIGE科学院理论物理系教授卢卡斯·隆布里泽阐明说:
这两个值多年来一贯在变得更加精确,但彼此之间却保持着不同。不须要太多,就会引发一场科学辩论,乃至会激起人们的希望,认为我们可能正在处理一种‘新物理学’。为了缩小差距,隆布里泽教授接管了宇宙并不像声称那样同质的不雅观点,这一假设在相对温和的尺度上彷佛是显而易见的。毫无疑问,物质在银河系内的分布与在银河系外的分布不同。然而,更难想象物质均匀密度的颠簸,因此比星系大几千倍的体积来打算的。
“哈勃气泡”如果我们处在一种巨大的‘泡泡’中,物质的密度明显低于全体宇宙的已知密度,这将对超新星的间隔产生影响,并终极影响到H0的确定。所须要的只是这个“哈勃泡泡”足够大,足以包括作为丈量间隔参考的星系。通过确定这个气泡的直径为2.5亿光年,这位物理学家打算出,如果内部物质的密度比宇宙其他部分的密度低50%,哈勃常数将得到一个新的值,然后该值将与利用宇宙微波背景得到的值同等。
涌现这种规模颠簸的概率是5%到20%,这意味着这不是理论家的抱负,在浩瀚的宇宙中,像我们这样的区域还很多很多。普朗克卫星从宇宙微波背景和陆基间隔探测器丈量到的宇宙当前膨胀率之间明显存在着差异,这匆匆使科学家将其阐明为新物理学的证据。在传统宇宙学中,这种差异的一个可能来源,在这里被确定为40MPC环境的宇宙均匀值周围物质密度颠簸。
在这个环境中,超新星Ia型分离与造父变星和银河系附近的绝对间隔锚进行了校准。这种规模的不屈均性很随意马虎达到40%乃至更多。在这种情形下,不一致的膨胀率可以作为在低密度区域的证据,该区域的密度为δEnv≈−0.5±0.1。在给定普朗克数据的情形下,找到这个局部膨胀率概率位于95%的置信水平。同样,假设等效局部区域数据集的均匀膨胀率即是普朗克的数据集,虽然在统计上是有利的,但在各自的贝叶斯因子中不会得到相对付实际数据的强烈偏好。
因此,这些结果表明了哈勃常数的局域丈量和普朗克丈量之间的边界同等性。一样平常而言,考虑到环境的不愿定性,局域丈量可以重新阐明为对宇宙哈勃常数H0=74.7−4.2+5.8 km/s/Mpc的约束。目前的简化剖析可以通过利用全部可用的数据集、对更随意马虎涌现不屈均性≲10Mpc环境的影响研究,以及类星体透镜丈量的膨胀率、引力波(目前仅限于相同的40mpc区域)和局部星系分布来增强。
博科园|研究/来自:日内瓦大学
参考期刊《物理快报B》
DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135303
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