另一個宇宙入侵的產物!天文學家:它違背了宇宙學原理

2021-01-20 荔枝網新聞

  來源:環球科學ScientificAmerican

  根據宇宙學原理,儘管宇宙中存在大量星系、星系團等結構,但在10億光年的大尺度上,宇宙應該是均一的。然而,陸續湧現的天文學觀測卻向其提出了挑戰。如果宇宙學原理是對的,那麼一個驚悚的候選理論是:在更高維度的空間裡,另一個宇宙與我們的宇宙相遇,產生了這些橫亙幾十億光年的神秘物體。

  在星羅密布的星系團間,一個直徑20億光年的巨型空洞;

  由巨大的類星體構成,橫亙40億光年的弦;

  由高能的伽馬射線暴構成,佔據可觀測宇宙6%的巨大的環……

  隨著我們對宇宙的觀測變得更加清楚,天文學家發現了一系列巨大的結構,它們比我們以前所知的任何天體都要大。關於這些結構的問題只有一個:它們原本都不應存在。

  巨型結構挑戰宇宙學原理?

  地球在宇宙中的位置並不特殊。這一觀點經哥白尼提出後,已經成了天文學家的基本共識。此後,天文學家該原理的適用範圍延伸至整個宇宙:宇宙中沒有任何特殊的位置,這也被稱作宇宙學原理。在恆星系統、星系和星系團層面上或許有一些不均勻的地方,但是在更大的尺度上,宇宙應該是均一的。宇宙中不應該有星系構成的巨大的牆,不應該有空蕩蕩的地方,也不應該出現巨大的結構。

  因此,最近湧現出的發現搞得天文學家們有點緊張。但是解決方法也同樣充滿爭議。有研究者宣稱這些巨大的結構是另一個維度的投影。如果他是對的,我們將能夠首次證實,在我們的宇宙之外還有另一個宇宙存在。而且由於這些巨大的結構並不是我們宇宙中的實體,宇宙學原理也依然成立。

  宇宙中存在特殊區域的想法是為現代宇宙學所不容的。英國樸茨茅斯大學宇宙學家Seshadri Nadathur說:「自文藝復興以來,我們所有的工作都是反對這一想法的。」這一觀點也使得用廣義相對論來解釋宇宙演化的任務變得更加複雜。「愛因斯坦方程在宇宙均一的前提下好解多了。」Nadathur說。但至少目前,宇宙學原理還僅僅是一種猜想。沒有任何證據表明這是對的,而已有的證據似乎越來越多地反對這一觀點。

  就拿那個20億光年寬的巨型空洞來說,它的發現者之一,西班牙巴塞隆納高能物理研究所的András Kovács說:「那部分宇宙的星係數目比平均值要少10000個。」根據最新的數據,天文學家相信宇宙學原理在大約十億光年的尺度下一定是對的。在這一尺度下,任意給定區域的物質多少都是相近的。這個巨洞的寬度幾乎超過這一界限一倍,看起來十分顯眼。Kovács團隊稱這個洞為超巨洞,並相信這個洞有可能解釋宇宙微波背景輻射中巨大的冷斑,一個困擾天文學家十幾年的問題。

  超巨洞還不算是最大的問題。2012年,英國中央蘭開夏大學的Roger Clowes團隊宣布發現了一個40億光年長的巨大線狀結構,比超巨洞還要大一倍多。「我們當時想『這是什麼?』很明顯那是非常不尋常的東西。」Clowes說。這一次並不是空間中有一個空洞,而是有的位置異常擁擠。這一結構被稱作巨型超大類星體群,包含73個類星體(類星體是指非常遙遠,極度明亮的活動星系核)。天文學家在20世紀80年代早期就知道類星體總是聚在一起,但是尺度如此巨大的類星體群還前所未有。

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