就在宇宙的这些洞里！宇宙膨胀率、暗能量，从这些洞中浮现了出来

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宇宙有多空洞！宇宙膨胀率，暗能量新数据，从这些洞中浮现出来！这些宇宙中巨大、不规则、没有星系的空隙（空洞）遍布整个宇宙。但是，因为它们是空的，天文学家不能直接观测它们。相反，通过在空间中绘制星系地图，然后在这些区域之间标记区域来发现它们。然而从在地球上的角度来看，所有这些空洞看起来都是扭曲的，这些区域在某些地方似乎被拉伸，而在另一些地方则被挤压。

这是边缘星系“红移”的结果，这是由这些星系运动引起的视觉扭曲：当星系远离观察者(在这种情况下是地球人)时，星系的波长似乎变长了，变得更红；随着波长变短，潮向我们移动的恒星看起来会更蓝。暗能量是天文学家给一种看不见的力量所起的名字，暗能量拉伸着我们的宇宙，使星系彼此远离。

在发表在《物理评论D》上的一项新研究论文指出，这种扭曲被证明是一件好事。到目前为止，天文学家一直依赖于对单个星系红移的精确测量。来计算宇宙膨胀的速度，进而计算出有多少暗能量在驱动这种膨胀。但是测量宇宙空隙扭曲程度被证明是一种更加精确的技术，这使得研究人员能够进一步缩小膨胀的误差范围。

英国朴茨茅斯大学(University of Portsmouth)研究员、论文第一作者塞沙德里纳达瑟(Seshadri Nadathur)说：实际上测量的是星系在真空区域周围位置的扭曲，关于空隙，很酷的一点是，这些空洞是我们可以非常精确地模拟星系运动的空间区域。这是因为精确确定星系运动所需的数学运算，在这些空洞中变得简单得多。

在这种情况下，研究小组研究了距离地球约55亿光年的空洞。星系的运动是由于引力把它们拉向过量物质区域，而问题通常是，引力理论（爱因斯坦的广义相对论）非常复杂，方程很难精确解出来。所以在宇宙学的大部分时间里，使用近似（被称为‘微扰理论’）来帮助解决这个问题。这种微扰理论在真空区域比在有大量物质的区域更有效，所以预测更简单，在真空中更准确。这种增加的准确性结果是，使用研究中首创的技术。

科学家可以对宇宙膨胀率做出更精确的估计，并更好地确认观测到的膨胀率，与天文学家对膨胀发生原因的首选理论相符。这一新结果也进一步限制了其他一些理论的范围。之前对星系运动的最佳测量也做到了这一切，但效果要差四倍左右。先前对星系空隙红移的最佳测量，来自于一项名为重子振荡光谱调查(BOSS)的天空研究。这种空间失真测量也依赖于BOSS数据，但将这种新的分析技术应用于BOSS数据的结论有了很大改进。

对宇宙膨胀的改进测量，符合现有暗能量在宇宙中如何运作的理论：我们生活在一个“平坦”的宇宙中，暗能量驱动着宇宙膨胀。把研究结果和重子声波振荡技术的结果放在一起，就能更好地测量大约55亿年前的宇宙膨胀率。这反过来又非常重要，因为它告诉我们暗能量在那段时间里一直在做什么，以及其他一些东西，比如空间的曲率——这让宇宙学家兴奋不已。为了更好地理解暗能量，未来还将有几项技术将比BOSS更精确地扫描天空，同样的技术也应该大大提高这些测量精确度。

博科园｜文：Rafi Letzter/Live Science

参考期刊《物理评论D》

DOI: 10.1103/PhysRevD.100.023504

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原文地址：今日头条