三個(gè)來(lái)自Physics Reimagined的小視頻
從宇宙論而言，銀河系和其最近的鄰居處于窮鄉(xiāng)僻壤。
在一項(xiàng)2013年的觀測(cè)研究中，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的天文學(xué)家Amy Barger和她那時(shí)的學(xué)生Ryan Keenan顯示從宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)而言，我們的星系位于一個(gè)巨大的空洞，一個(gè)包含比預(yù)期少得多的星系、恒星以及行星的太空區(qū)域。
而今，一項(xiàng)由威斯康星大學(xué)本科生、Barger的學(xué)生進(jìn)行的研究不僅進(jìn)一步鞏固了我們存在于宇宙蜂窩乳酪其中一個(gè)孔中的觀點(diǎn)，而且減輕了針對(duì)哈勃常數(shù)不同觀測(cè)之間的明顯爭(zhēng)議。宇宙學(xué)家利用哈勃常數(shù)這種單位描述宇宙膨脹的速率。
該研究已在6月6日的美國(guó)天文學(xué)會(huì)的會(huì)議上作了報(bào)告。
爭(zhēng)議在于天體物理學(xué)家利用不同的技術(shù)測(cè)量宇宙膨脹速率得到的結(jié)果也不同。威斯康星學(xué)生Ben Hoscheit對(duì)我們星系位于明顯大于平均的空洞這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析并作了報(bào)告，解釋道：“不管你用的是什么技術(shù)，都應(yīng)該得到相同的膨脹速率值。幸運(yùn)的是，位于空洞這一點(diǎn)有助于解決這些矛盾。”
其中的原因在于空洞外面多得多的物質(zhì)會(huì)施加略微較大的萬(wàn)有引力，影響利用相對(duì)較近超新星爆發(fā)測(cè)量哈勃常數(shù)的方法得到的結(jié)果，但這對(duì)利用宇宙微波背景(CMB)的方法得到的值不會(huì)有影響。
該新研究是為了更好理解宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的工作的一部分。就宇宙由“正常物質(zhì)”按照纖維和孔洞組成這個(gè)意義而言，宇宙的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于瑞士干酪(即蜂窩乳酪)。纖維由超星系團(tuán)和星系團(tuán)組成，而星系團(tuán)又由恒星、氣體、塵埃以及行星組成。暗物質(zhì)和暗能量還不能被直接觀測(cè)，被認(rèn)為構(gòu)成了95%的宇宙。
包含銀河系的空洞被以Keenan、Barger和夏威夷大學(xué)的Lennox Cowie之名命名為KBC空洞，至少是平均空洞的7倍大，半徑約為10億光年。這是科學(xué)界至今已知最大的空洞。Barger稱(chēng)Hoscheit的新分析顯示，Keenan對(duì)這個(gè)球形并且具有不斷增厚的由星系、恒星以及其他物質(zhì)構(gòu)成的殼體的KBC空洞的首個(gè)估計(jì)沒(méi)有被其他觀測(cè)約束排除。
Barger說(shuō)道：“真的很難在眾多不同觀測(cè)中找到一致解，Ben證實(shí)Keenan測(cè)量的密度特征與宇宙學(xué)可觀測(cè)量一致。”
通過(guò)超新星爆發(fā)的明亮光芒，確定出其宿主星系離銀河系的距離，這就是天文學(xué)家測(cè)量宇宙加速膨脹所需的首選“燭光”。由于這些天體距離銀河系相對(duì)較近，并且無(wú)論他們?cè)诳捎^測(cè)宇宙中的何處爆發(fā)，一次爆發(fā)的能量總量都是相同的，這就提供了一種測(cè)量哈勃常數(shù)的方法。
此外，宇宙微波背景是一種探測(cè)早期宇宙的方法。Hoscheit解釋道：“來(lái)自CMB的光子編碼了非常早期宇宙的場(chǎng)景，為我們展示了在那個(gè)時(shí)期，宇宙具有的驚人同質(zhì)性。早期宇宙是一堆熾熱、稠密的光子、電子和質(zhì)子，它在天空不同方向上只顯示有微小的溫度差異。但事實(shí)上正是這些微小的溫度差異使得我們能據(jù)此推斷哈勃常數(shù)。”
Hoscheit稱(chēng)，由此可直接對(duì)比哈勃常數(shù)的宇宙測(cè)定和局部測(cè)定。Barger稱(chēng)Hoscheit的新分析顯示，根據(jù)觀測(cè)可以得出結(jié)論認(rèn)為銀河系位于一個(gè)十分巨大的空洞。另外，空洞的存在也能解決測(cè)定宇宙膨脹速度中的某些差異性。
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