宇宙總質量有多大?科學家提出新解

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【大紀元2020年05月15日訊】(大紀元記者笛睿編譯)計算宇宙的密度和結構,科學家現在主要使用宇宙微波背景(CMB)和引力透鏡兩種方法。可是一直以來,兩種方法推算得出的結果都存在差距。

最近,德國魯爾大學(Ruhr-Universitaet-Bochum)一位宇宙學家提出一種新見解,在引力透鏡方法中加入紅外線數據進行修正,結果發現兩種方法得出的結果差別更大了。

由此一些科學家認為,這可能意味著微波背景計算方法的理論基礎──宇宙學標準模型(SMC)存在漏洞。宇宙學標準模型是對宇宙認知的主流理論之一,假設宇宙是在一次大爆炸中產生,由5%的普通物質、27%的暗物質和68%的暗能量組成。

利用宇宙微波背景數據的計算方法以德國馬普所提供的數據為代表。宇宙微波背景是宇宙剛從大爆炸誕生初期延續至今的射線。

歐洲Kilo-Degree Survey(KiDS)引力透鏡觀測是另一種計算宇宙質量方法的代表。引力透鏡指的是,來自各個星系的光線,照射到宇宙空間中質量很大的物質團上被反射。這導致從地球觀測者角度看,這些星系的形狀發生一些改變。

宇宙學家根據這些星系變形的程度,推算出反射這些光線的大團物質的質量,最後推算整個宇宙的質量。在這種方法中,光源、反光的物質團和地球之間的距離是很重要的一個因素。

科學家用不同波長的光譜為星系拍照,計算天體間的距離。比如,分別在藍光、綠光和紅光波段拍攝了照片,之後確定每張照片中星系的亮度。

為了得到更精確的距離,這項新研究提出使用紅外線進行修正,即加入了用紅外線波段光譜拍攝的照片,改善距離的精確度。

以前的分析知道,微波背景和引力透鏡兩種方法計算出來的結果總是存在差異,來自不同項目的數據差異各有大小。

加入紅外線數據後研究組發現,歐洲KiDS引力透鏡數據與微波背景數據差別更明顯了。

「我們的數據是唯──項基於引力透鏡效果,加上紅外線修正後的數據。」這項研究的負責人希爾德布蘭特(Hendrik Hildebrandt)說。

為了證實這一差距,研究組對另一套數據──美國的暗能量調查(Dark Energy Survey)進行類似的修正,發現其結果與普朗克研究所微波背景數據的差距也加大了。

對此,有的科學家認為這可能意味著宇宙標準模型理論有錯誤。

這項研究近期發表在《天文學與天體物理學》(Astronomy and Astrophysics)期刊上。◇

責任編輯:朱涵儒

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