操纵普朗克卫星的初期数据绘制的宇宙微波布景辐射图象

  新浪科技讯 北京时候11月7日动静,我们已知关于宇宙外形的一切可能都是错的°按照一项新的研究,宇宙可能不是像床单一样平展,而是像一个庞大的气球一样曲折,并且这个气球还在不竭膨胀°

  这是11月4日颁发在《天然-天文学》(Nature Astronomy)杂志上的一篇论文的结论°该论文研究了宇宙微波布景(CMB)的数据,这是年夜爆炸遗留下来的微弱热辐射°但是,其实不是所有人都佩服这项新研究°研究人员的发现基于2018年发布的数据,既与多年来的传统不雅点相悖,也与比来另外一项基于统一宇宙微波布景数据集的研究矛盾°

  这篇新论文称,假如宇宙是曲折的,那这类曲折会十分平缓,对我们的糊口,或太阳系乃至银河系的移动都不会发生很年夜的影响°可是,假如我们走出银河系,深切到暗中太空中,一向以直线行进,那末终究你会绕一个圈,回到最先的处所°宇宙学家将这一概念称为“封锁宇宙”°虽然已存在了一段时候,但封锁宇宙的概念其实不合适现有的宇宙运行理论,是以在很年夜水平上被科学家谢绝,取而代之的是所谓的“平展宇宙”°在平展宇宙中,宇宙向各个标的目的延长,没有鸿沟,也不环绕本身轮回°此刻,研究人员在丈量宇宙微波布景时获得了异常的数据资料,为封锁宇宙不雅点供给了坚实的(但不是绝对的)证据°

  梅尔基奥里在接管采访时暗示,开放宇宙就像一条被拉伸的床单,而封锁宇宙则更像一个膨胀的气球°不管哪一种环境,全部宇宙都在扩大°当床单睁开时,每一个点都在一条直线上阔别另外一个点;当气球膨胀时,其概况的每一个点也离其他点愈来愈远,但因为气球的曲率,使这类阔别活动的几何学加倍复杂°

  “这意味着,假如有两个光子,当它们在一个封锁的宇宙中平行移动时,它们(终究)会相遇,”梅尔基奥里说道°可是,假如是在一个开放、平展的宇宙中,光子在不受干扰的环境下,会一向沿着平行标的目的活动,而不会彼此感化°

  梅尔基奥里暗示,传统的宇宙膨胀模子注解,宇宙应当是平的°当我们回溯到宇宙膨胀的最先,到年夜爆炸后最初的0.0000000000000000000000001秒,按照年夜爆炸模子,你会看到一个难以置信的时刻:宇宙从最初阿谁无穷小的点最先爆发,然后以指数级膨胀°敏捷膨胀的物理学模子指向的是一个平展的宇宙,这也是年夜大都科学家撑持“平展宇宙”的重要缘由°

  梅尔基奥里指出,假如宇宙其实不平展,你就必需“微调”原始机制的物理道理,使其完全吻合,并在此进程中从头进行无数其他的计较°研究人员在新研究中写道,这一进程终究极可能是必不成少的,由于宇宙微波布景数据呈现了异常°

  宇宙微波布景辐射是我们在宇宙中能探测到的最古老的工具,由微弱的热辐射(微波)组成°当你把恒星、星系和其他干扰反对在外时,宇宙微波布景辐射就会布满全部空间°宇宙微波布景是关于宇宙汗青和行动最主要的数据来历之一,由于它泰初老了,并且遍及全部宇宙°按照最新的数据,宇宙微波布景辐射的“引力透镜效应”比预期的要年夜很多,这意味着引力对宇宙微波布景辐射的曲折感化仿佛跨越了现有物理学所能注释的规模°

  研究团队操纵的数据来自于2018年发布的普朗克卫星尝试°这是欧洲空间局(ESA)的一项科学打算,旨在尽量更具体地绘制宇宙微波布景辐射°新的数据将颁发期近将出书的《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)杂志上,今朝已可以在欧洲空间局的网站上找到°迪·瓦伦蒂诺和梅尔基奥里也介入了这项打算°

  为领会释额外的引力透镜现象,普朗克卫星协作团队在该研究小组的宇宙构成模子中插手了一个额外的变量,科学家称之为“A_lens”°梅尔基奥里暗示,这个变量是别的放进去的,用来注释所看到的异常现象,和物理学没有关系°换句话说,在爱因斯坦的相对论中并没有A_lens这个参数°“我们发现,A_lens可以用正曲率的宇宙来注释,这比用广义相对论来注释的更合适物理学,”梅尔基奥里说道°

  梅尔基奥里还指出,这类注释其实不是结论性的°按照研究小组的计较,普朗克卫星的数据指向正曲率宇宙(即封锁宇宙)的显著性程度跨越99%°

  不外,一些宇宙学家暗示,这项研究还有良多值得思疑的地方°美国斯坦福年夜学的宇宙学家安德烈·林德(Andrei Linde)暗示,《天然-天文学》杂志的论文没有斟酌到10月1日颁发在arXiv数据库上的另外一篇主要论文(该论文还没有颁发在同业评断期刊上)°那篇论文的作者,剑桥年夜学的宇宙学家乔治·埃夫斯塔西奥(George Efstathiou)和史蒂芬·格拉顿(Steven Gratton)也介入了普朗克合作项目,他们研究的数据要少于梅尔基奥里等人颁发在《天然-天文学》的论文°他们的阐发成果也撑持了一个曲折的宇宙,但与这项触及更多普朗克数据的新研究比拟,他们的统计可托度要低很多°但是,当埃夫斯塔西奥和格拉顿将这些数据与其他两个初期宇宙的现稀有据集一路研究时,却发现,整体而言,这些证据指向了一个平展的宇宙°

  当被问及若何评价埃夫斯塔西奥和格拉顿的论文时,梅尔基奥里奖饰他们对数据的精心处置,但暗示两人的阐发所依靠的普朗克数据片断太少°他还指出,他们的研究基于改进版的普朗克数据,而不是600多名物理学家审查过的公共数据°

  安德烈·林德则认为,这类从头阐发注解,埃夫斯塔西奥和格拉顿的论文基于更好的方式°埃夫斯塔西奥在一封电子邮件中指出,假如宇宙是曲折的,那将会带来很多问题,与其他初期宇宙的数据集和膨胀不雅测成果相矛盾°

  梅尔基奥里也认为,封锁宇宙模子会给物理学带来良多问题°“我不想说我相信宇宙是封锁的,”他说,“我比力中立°我会说,让我们期待现稀有据和新数据能申明甚么吧°我认为此刻的成果存在矛盾,我们必需很谨慎地找出造成这个矛盾的缘由°”