哈勃张力的一种新的可能解释

魏洋1

图像显示了物质在空间中的分布——(蓝色；黄点代表单个星系)。银河系(绿色)位于一个几乎没有物质的区域。气泡中的星系朝着物质密度更高的方向移动(红色箭头)。因此，宇宙似乎在泡泡内部膨胀得更快。鸣谢:AG kro upa/波恩大学

（）据波恩大学：宇宙正在膨胀。所谓的哈勃-勒迈特常数描述了它的速度。但是这个常数到底有多大还存在争议:不同的测量方法提供了相互矛盾的数值。

这种所谓的“哈勃张力”给宇宙学家提出了一个难题。来自波恩大学和圣安德鲁斯大学的研究人员现在提出了一个新的解决方案:使用另一种引力理论，测量值的差异可以很容易地解释——哈勃张力消失了。这项研究已经发表在皇家天文学会的月刊上。

宇宙的膨胀导致星系相互远离。它们这样做的速度与它们之间的距离成正比。例如，如果星系A离地球的距离是星系B的两倍，那么它离我们的距离也以两倍的速度增长。美国天文学家埃德温·哈勃是最早认识到这种联系的人之一。

因此，为了计算两个星系相互远离的速度，有必要知道它们相距多远。然而，这也需要一个常数，该距离必须乘以该常数。这就是所谓的哈勃-勒迈特常数，宇宙学中的一个基本参数。例如，它的价值可以通过观察宇宙中非常遥远的区域来确定。这给出了每百万帕秒距离几乎244，000千米每小时的速度(一百万帕秒刚好超过300万光年)。

244.000千米每小时每百万帕秒——或者264，000？

“但你也可以观察离我们更近的天体——所谓的1a类超新星，这是一种爆炸恒星，”波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究所的教授帕维尔·克鲁帕博士解释说。非常精确地确定1a超新星到地球的距离是可能的。我们还知道，发光的物体在远离我们时会改变颜色——它们移动得越快，这种改变就越强烈。这类似于救护车，当它远离我们时，它的警笛声会越来越响。

如果我们现在根据1a超新星的色移来计算它们的速度，并将其与它们的距离相关联，我们会得到一个不同的哈勃-勒迈特常数值——也就是说，每百万帕斯卡秒距离每小时不到264，000公里。“因此，宇宙似乎在我们附近膨胀得更快——也就是说，距离我们大约30亿光年——而不是整个宇宙，”Kroupa说。“事实不应该是这样的。”

然而，最近有一个观察可以解释这一点。根据这一点，地球位于一个物质相对较少的空间区域——相当于蛋糕中的气泡。气泡周围的物质密度更高。引力从周围的物质中散发出来，将气泡中的星系拉向空腔的边缘。圣安德鲁斯大学的Indranil Banik博士解释说:“这就是为什么它们离开我们的速度比实际预期的要快。”因此，这种偏差可以简单地用局部“密度不足”来解释

事实上，另一个研究小组最近测量了距离我们6亿光年的大量星系的平均速度。“发现这些星系远离我们的速度比宇宙学标准模型允许的速度快四倍，”参与当前研究的Kroupa研究小组的塞尔吉·马祖伦科解释道。

在宇宙的面团中冒泡

这是因为标准模型没有考虑到这种欠密度或“泡沫”——它们实际上不应该存在。相反，物质应该均匀地分布在空间中。然而，如果是这样的话，就很难解释是什么力量将星系推向高速。

“标准模型是基于阿尔伯特·爱因斯坦提出的引力本质理论，”克鲁帕说。"然而，重力的表现可能与爱因斯坦预期的不同."波恩大学和圣安德鲁斯大学的工作小组在计算机模拟中使用了一种改进的引力理论。

这种“修正的牛顿动力学”(缩写:MOND)是由以色列物理学家教授Mordehai Milgrom博士在四十年前提出的。至今仍被认为是局外人的理论。“然而，在我们的计算中，MOND确实准确地预测了这种泡沫的存在，”Kroupa说。

如果假设重力实际上是依照米尔格罗姆的假设运作，哈勃张力就会消失:宇宙膨胀实际上只有一个常数，而观测到的偏差则是因为物质分布的不规则性。