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宇宙膨脹速度超預期+暗能量新的解釋
2024-05-15 16:12:03 *
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作者 主題: 宇宙膨脹速度超預期+暗能量新的解釋  (閱讀 2633 次)
peter
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« 於: 2016-04-21 00:04:48 »


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暗能量新的解釋
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 宇宙膨脹速度超預期

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我們所知的宇宙學都是錯的?宇宙膨脹速度超預期
http://www.cnbeta.com/articles/494091.htm

根據當前主流科學界的觀點,宇宙自從大約138億年前大爆炸中誕生以來一直處于膨脹過程之中,并且其膨脹的速率還在不斷加速。宇宙膨脹的速率被稱作“哈勃常數”,天文學家們一直在非常努力地測定其精確數值。現在,他們得到了迄今最為精確的測量數據,根據這一測量結果,專家們發現宇宙的膨脹速率比我們原先的預計還要快大約8%。對一些近鄰星系(如M101,上圖)中恒星數據的測量,讓科學家們得以獲得迄今最精確的宇宙膨脹速率測定數據。結果他們發現宇宙的膨脹速度要比我們原先的設想快大約8%,這一結果對目前的宇宙標準模型提出了挑戰



研究人員采用了比以往的研究中更多的樣本,包括距離銀河系第三近的星系——大麥哲倫星系(LMC)中的恒星,來測定宇宙的膨脹速率。根據這些數據,他們以大約2.4%的誤差率測定了哈勃常數數值,而此前的測量誤差率是3.3%

科學家們所稱的暗物質和暗能量,其很大一部分來源與宇宙大爆炸時留下的余暉——也就是所謂的“宇宙微波背景輻射”(CMB)有關。迄今人類進行的針對“宇宙微波背景輻射”分布的最精確的測量(如圖)是由歐洲空間局(ESA)發射的普朗克衛星所完成的

然而這里出現了一個嚴重的問題,那就是這一數據與大爆炸留下的輻射余暉信號不相吻合。這也就意味著,如果此次觀測得到的數據在未來的觀測中被進一步證實,那么我們目前關于宇宙學的所有觀點都將被重寫。

這項研究的首席科學家,美國約翰·霍普金斯大學的物理學家亞當·里斯(Adam Riess)對《自然》雜志表示:“我認為,在宇宙學的標準模型中存在一些我們還尚不能理解的地方。”

目前被廣泛接受的宇宙學標準模型指出,宇宙處于暗物質以及暗能量這兩種互相對抗的神秘力量的平衡支配之中,它們兩者的強弱決定了宇宙的演化命運。暗物質產生的引力效應會造成宇宙膨脹的減速,而暗能量則相反,它的存在將加速宇宙的膨脹。

如果觀測證實宇宙的膨脹比我們預料的更快,那么這就意味著暗能量這種目前我們對其本質幾乎還一無所知的力量,相比宇宙誕生之初已經變得更加強大了,它正在驅動我們的宇宙以越來越高的速度發生膨脹。

里斯教授與同事們此前所開展的研究工作顯示暗能量的強度應當是穩定的。但多年以來,這一觀測數據與哈勃常數的直接觀測得到的宇宙膨脹數據不相符合。哈勃常數是通過觀測星系中的“標準燭光”,并據此測算遠離我們銀河系的退行速度計算得到的。

但盡管有這樣那樣的不符合,但那些誤差都足夠小,位于計算的正常誤差范圍內,因此是可以被忽略的——直到現在。

里斯教授的團隊利用哈勃空間望遠鏡數百個小時的觀測時間,對18個河外星系中的兩類“標準燭光”進行了詳細觀測。他們以大約2.4%的誤差率測定了哈勃常數數值,而此前的測量誤差率是3.3%。依據這一結果,他們發現據此計算的宇宙膨脹速度要比此前根據歐洲普朗克衛星計算得到的值要超出8%左右。

科瓦克·阿巴扎今(Kevork Abazajian)教授是美國加州大學歐文分校的一名宇宙學家,他本人并未參與這項研究。他認為這一結果有可能會顛覆當下的宇宙學。他說:“如果我們考慮普朗克衛星的高紅移測量結果與此次研究中得到的哈勃常數間的沖突,一種可能的解釋就是在宇宙早期存在著某種額外的暗輻射源。”

要想出現這種情況,一種可能性是構成暗物質的基本粒子可能具有與我們目前設想所不同的性質,而這種差異將對早期宇宙的演化產生影響。另外一種可能性則是,暗能量并非恒定不變,而是隨著時間推移會變得越來越強大。

普朗克衛星項目科學家,法國巴黎天體物理研究所的弗朗西斯·布切教授(Fran?ois Bouchet)表示,自己對普朗克衛星測量團隊的數據有著充分的信心,但仍然對這一新研究結果感到興奮,不管它最后得出的結論是什么。

還存在著第三種可能性,那就是正如美國芝加哥大學天文學家溫蒂·弗里德曼(Wendy Freedman)教授所提出的那樣,在天文學中得到廣泛應用的標準燭光本身,在涉及精密測量方面可能是不夠可靠的。目前溫蒂教授和她的團隊正著手采用不同方法重復這一觀測,以便對此研究進行檢驗。
« 最後編輯時間: 2017-05-17 07:08:09 由 peter » 已記錄

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« 回覆文章 #1 於: 2016-06-03 11:19:36 »


https://www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160602122506.htm

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« 回覆文章 #2 於: 2016-06-16 23:41:26 »

http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1531

2016-06-15 宇宙膨脹速度超出預期!

哈伯太空望遠鏡的最新觀測結果顯示,宇宙的膨脹速度可能比預期快出5%至9%!

  此研究是由美國太空望遠鏡科學研究所(STScI)與約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的天文學家亞當.黎斯(Adam Riess)所領導,他曾因宇宙加速膨脹的發現榮獲2011年諾貝爾物理學獎。里斯認為這項驚人的發現將有助於理解宇宙中不發光的95%,包含暗能量、暗物質和暗輻射。這項研究刊載在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)

  黎斯等人尋找同時含有造父變星和Ia型超新星的星系。造父變星是一種「量天尺」,其亮度變化週期與絕對亮度有關,因此我們可以利用視亮度和絕對亮度的差距,推算其距離;Ia型超新星也是相當重要的「標準燭光」,由於其爆炸的亮度約略固定,我們能用它來測量遙遠星系的距離。

  他們測量了19個星系中約2400顆造父變星的亮度,再用得到的數據來計算遙遠星系中約300顆Ia型超新星的距離,和星系的紅移值比較後,就能計算宇宙膨脹的速度--也就是哈伯常數。

  他們得到的哈伯常數是每百萬秒差距秒速73.2公里(百萬秒差距相當於326萬光年),誤差僅2.4%,這代表宇宙各天體之間的距離每98億年就會增加一倍。最新的哈伯常數與美國航太總署(NASA)威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和歐洲太空總署(ESA)普朗克(Planck)衛星的測算數值,分別大了5%和9%。

  研究人員對此提出了三種可能性:第一,暗能量(dark energy)讓宇宙加速膨脹的速度比我們預期的要強;第二,宇宙早期含有一些接近光速的次原子粒子,像是微中子,這些稱為「暗輻射」(dark radiation)的高速粒子使我們對宇宙膨脹的速度估算出了偏差;第三,暗物質(dark matter)擁有一些奇異的未知特性。

  如果這一發現屬實,那麼愛因斯坦的重力理論-廣義相對論(general relativity)或許並不完整,這也將挑戰現代宇宙學的理論基礎。

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« 回覆文章 #3 於: 2016-06-16 23:47:28 »

螺旋星系UGC 9391的超新星與造父變星
http://www.phys.ncku.edu.tw/~astrolab/mirrors/apod/ap160606.html


 

這個星系能提供那些攸關宇宙膨脹速率的信息?或許很多,因為主題影像所呈現的UGC 9391,不但擁有紅圈標定的造父變星,最近還出現了一顆Ia型超新星 (藍X)。這二種天體都有標準亮度,其中造父變星可見的距離通常較短,而超新星可見的距離則長得多。也因此,此螺旋星系之所以重要,是因為它可以進行鄰近宇宙和遙遠宇宙的校準。出乎意料的,最近針對哈伯望遠鏡的UGC 9391及一些類似星系新數據所進行的一項分析,強化了先前的宣稱─根據造父變星和超新星所定出的早期宇宙膨脹速率,略高於預期的膨脹速率。由於早期宇宙協調模型的高度成就,天文物理學家現在正熱烈討論有那些原因會造成這個矛盾。可能的解釋有聳動的─不尋常的宇宙成分諸如幽魂能量和暗輻射、有平凡無奇的─例如統計學上的意外和低估了可能會造成系統性誤差的品項。數量眾多的未來觀測正在規劃當中,以解開這個難題。

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« 回覆文章 #4 於: 2017-05-17 07:09:28 »

UBC的物理學家也許已經解決了自然界的一個大難題:是什麼導致了我們宇宙的加速膨脹?

在一項新的研究中,博士生清迪·王在一項新的研究中解決了這個問題,該研究試圖解決兩個最成功的理論之間的不相容問題,
這兩個理論解釋了我們的宇宙是如何運作的:量子力學和愛因斯坦的廣義相對論。

研究表明,如果我們在宇宙中放大,我們會意識到它是由不斷波動的空間和時間組成的。

「時空並不像看上去的那樣靜止,而是不斷地移動,」王說。

「這是一個新的想法,在一個沒有很多新想法的領域,試圖解決這個問題,」
負責指導王工作的物理學和天文學教授比爾·安平說。

1998年,天文學家發現,我們的宇宙正在以不斷增加的速度膨脹,這意味著宇宙不是空空如也的,
而是充滿了將物質推開的暗能量。

暗能量最自然的候選者是真空能量。當物理學家將量子力學理論應用於真空能量的時候,它預測,
真空能量將會非常大,遠遠超過宇宙中所有粒子的總能量。如果這是真的,
那麼愛因斯坦的廣義相對論就意味著能量會有很強的引力效應,大多數物理學家認為這會導致宇宙爆炸。
幸運的是,這並沒有發生,宇宙膨脹得非常緩慢。但這是一個必須解決的問題,以使基礎物理學進步。
與其他試圖修改量子力學或廣義相對論來解決這個問題的科學家不同,王教授和他的同事安平和一位UBC博士生,
提出了一種不同的方法。他們對量子力學所預言的真空能量的大量密度進行了認真的預測,
並發現在之前的計算中缺少了關於真空能量的重要信息。
他們的計算提供了一個完全不同的宇宙圖景。在這張新照片中,我們居住的空間在劇烈波動。在每一點上,
它在膨脹和收縮之間搖擺。當它來回擺動時,兩個幾乎互相抵消,
但是一個很小的凈效應推動宇宙以加速的速度緩慢膨脹。
但是,如果空間和時間是波動的,為什麼我們不能感覺到它呢?
 
王說:「這種現象發生在非常小的尺度上,比電子還小几十億倍。」

「這和我們在海洋上看到的海浪很相似,」安平說。「它們不受那些構成海浪的單個原子的強烈的舞蹈所影響。」


原文網址:https://kknews.cc/science/3j9qqyy.html
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