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宇宙总质量有多大?科学家提出新解

2020-5-15 环球解密

计算宇宙的密度和结构,科学家现在主要使用宇宙微波背景(CMB)和引力透镜两种方法。可是一直以来,两种方法推算得出的结果都存在差距。

最近,德国鲁尔大学(Ruhr-Universitaet-Bochum)一位宇宙学家提出一种新见解,在引力透镜方法中加入红外线数据进行修正,结果发现两种方法得出的结果差别更大了。

由此一些科学家认为,这可能意味着微波背景计算方法的理论基础──宇宙学标准模型(SMC)存在漏洞。宇宙学标准模型是对宇宙认知的主流理论之一,假设宇宙是在一次大爆炸中产生,由5%的普通物质、27%的暗物质和68%的暗能量组成。

利用宇宙微波背景数据的计算方法以德国马普所提供的数据为代表。宇宙微波背景是宇宙刚从大爆炸诞生初期延续至今的射线。

欧洲Kilo-Degree Survey(KiDS)引力透镜观测是另一种计算宇宙质量方法的代表。引力透镜指的是,来自各个星系的光线,照射到宇宙空间中质量很大的物质团上被反射。这导致从地球观测者角度看,这些星系的形状发生一些改变。

宇宙学家根据这些星系变形的程度,推算出反射这些光线的大团物质的质量,最后推算整个宇宙的质量。在这种方法中,光源、反光的物质团和地球之间的距离是很重要的一个因素。

科学家用不同波长的光谱为星系拍照,计算天体间的距离。比如,分别在蓝光、绿光和红光波段拍摄了照片,之后确定每张照片中星系的亮度。

为了得到更精确的距离,这项新研究提出使用红外线进行修正,即加入了用红外线波段光谱拍摄的照片,改善距离的精确度。

以前的分析知道,微波背景和引力透镜两种方法计算出来的结果总是存在差异,来自不同项目的数据差异各有大小。

加入红外线数据后研究组发现,欧洲KiDS引力透镜数据与微波背景数据差别更明显了。

“我们的数据是唯──项基于引力透镜效果,加上红外线修正后的数据。”这项研究的负责人希尔德布兰特(Hendrik Hildebrandt)说。

为了证实这一差距,研究组对另一套数据──美国的暗能量调查(Dark Energy Survey)进行类似的修正,发现其结果与普朗克研究所微波背景数据的差距也加大了。

对此,有的科学家认为这可能意味着宇宙标准模型理论有错误。

这项研究近期发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy and Astrophysics)期刊上。

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