宇宙被發(fā)現(xiàn)抑制宇宙結(jié)構(gòu)增長
2025-12-08 19:45:57 [娛樂] 來源:桑間濮上網(wǎng)

一位藝術(shù)家對早期宇宙中的宇宙物質(zhì)在晚期宇宙中慢慢融合成大型宇宙結(jié)構(gòu)的描繪。圖片來源:uux.cn阮明,現(xiàn)抑密執(zhí)安大學(xué)和阮清成(配偶)
(神秘的制宇宙結(jié)地球uux.cn)據(jù)密歇根大學(xué):隨著宇宙的演變,科學(xué)家們預(yù)計大型宇宙結(jié)構(gòu)將以一定的構(gòu)增速度增長:致密區(qū)域如星系團將變得更加致密,而空間的宇宙空洞將變得更加空虛。
但是現(xiàn)抑密歇根大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),這些大型結(jié)構(gòu)的制宇宙結(jié)增長速度比愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測的要慢。
他們還表明,構(gòu)增隨著暗能量加速宇宙的宇宙全球擴張,研究人員在他們的現(xiàn)抑?jǐn)?shù)據(jù)中看到的宇宙結(jié)構(gòu)增長的抑制甚至比理論預(yù)測的還要突出。他們的制宇宙結(jié)結(jié)果發(fā)表在《物理評論快報》上。
星系像一張巨大的構(gòu)增宇宙蜘蛛網(wǎng)一樣穿過我們的宇宙。它們的宇宙分布不是隨機的。相反,現(xiàn)抑它們傾向于聚集在一起。制宇宙結(jié)事實上,整個宇宙網(wǎng)最初是早期宇宙中微小的物質(zhì)團塊,逐漸成長為單個星系,最終形成星系團和細(xì)絲。
“在整個宇宙時間里,一個最初很小的質(zhì)量塊通過引力相互作用從其局部區(qū)域吸引并積累了越來越多的物質(zhì)。隨著該區(qū)域變得越來越密集,它最終會在自身重力下坍塌,”該研究的主要作者、U-M物理系博士后研究員阮明說。
“所以當(dāng)它們坍塌時,團塊變得更加密集。這就是我們所說的增長。這就像一臺織物織機,一維、二維和三維折疊看起來像一張紙、一根細(xì)絲和一個節(jié)點。現(xiàn)實是所有三種情況的混合,你有沿著細(xì)絲生活的星系,而星系團——成千上萬個星系的群體,我們宇宙中受引力束縛的最大物體——位于節(jié)點處。”
宇宙不僅由物質(zhì)組成。它還可能包含一種神秘的成分,叫做暗能量。暗能量加速了宇宙在全球范圍內(nèi)的膨脹。隨著暗能量加速宇宙的膨脹,它對大型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了相反的影響。
Nguyen說:“如果引力像一個放大器一樣增強物質(zhì)擾動,使其成長為大規(guī)模結(jié)構(gòu),那么暗能量就像一個衰減器,抑制這些擾動,減緩結(jié)構(gòu)的增長。”“通過研究宇宙結(jié)構(gòu)如何聚集和增長,我們可以試圖理解重力和暗能量的本質(zhì)。”
Nguyen,大學(xué)物理學(xué)教授Dragan Huterer和大學(xué)研究生Wen利用幾個宇宙探測器研究了宇宙時間內(nèi)大尺度結(jié)構(gòu)的時間增長。
首先,研究小組使用了所謂的宇宙微波背景。宇宙微波背景,或CMB,是由大爆炸后發(fā)出的光子組成的。這些光子提供了早期宇宙的快照。當(dāng)光子行進到我們的望遠(yuǎn)鏡時,它們的路徑可能會被沿途的大尺度結(jié)構(gòu)扭曲,或者被引力透鏡化。通過檢查它們,研究人員可以推斷出我們和宇宙微波背景之間的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)是如何分布的。
Nguyen和他的同事利用了星系形狀的弱引力透鏡的類似現(xiàn)象。來自背景星系的光通過與前景物質(zhì)和星系的引力相互作用而被扭曲。宇宙學(xué)家隨后解碼這些扭曲,以確定中間物質(zhì)是如何分布的。
“至關(guān)重要的是,由于CMB和背景星系距離我們和我們的望遠(yuǎn)鏡的距離不同,與CMB弱引力透鏡相比,星系弱引力透鏡通常在更晚的時間探測物質(zhì)分布,”Nguyen說。
為了跟蹤結(jié)構(gòu)的發(fā)展到更晚的時間,研究人員進一步使用了局部宇宙中星系的運動。當(dāng)星系落入底層宇宙結(jié)構(gòu)的重力井中時,它們的運動會直接追蹤結(jié)構(gòu)的成長。
Nguyen說:“隨著時間的推移,我們潛在地發(fā)現(xiàn)的這些增長率的差異變得更加突出。”“這些不同的探針單獨地和共同地表明生長抑制。要么我們在這些探測中遺漏了一些系統(tǒng)誤差,要么我們在我們的標(biāo)準(zhǔn)模型中遺漏了一些新的晚期物理學(xué)。”
這些發(fā)現(xiàn)有可能解決宇宙學(xué)中所謂的S8張力。S8是描述結(jié)構(gòu)生長的參數(shù)。當(dāng)科學(xué)家使用兩種不同的方法來確定S8的值,并且他們不同意時,緊張局勢就出現(xiàn)了。第一種方法使用來自宇宙微波背景的光子,表明S8值高于從星系弱引力透鏡和星系聚集測量中推斷的值。
這兩種方法都不能測量現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)增長。取而代之的是,他們在更早的時間探測結(jié)構(gòu),然后假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)模型,將那些測量值外推至現(xiàn)在的時間。宇宙微波背景探測早期宇宙的結(jié)構(gòu),而星系弱引力透鏡和星系團探測晚期宇宙的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)Nguyen的說法,研究人員發(fā)現(xiàn)晚期生長抑制將使兩個S8值完全一致。
“我們對異常生長抑制的高度統(tǒng)計學(xué)意義感到驚訝,”哈特勒說。“老實說,我覺得宇宙在試圖告訴我們一些事情。現(xiàn)在我們宇宙學(xué)家的工作是解釋這些發(fā)現(xiàn)。
“我們希望進一步加強增長抑制的統(tǒng)計證據(jù)。我們也想知道更困難的問題的答案,為什么在有暗物質(zhì)和暗能量的標(biāo)準(zhǔn)模型中,結(jié)構(gòu)的成長比預(yù)期的慢。造成這種效應(yīng)的原因可能是由于暗能量和暗物質(zhì)的新穎性質(zhì),或者是廣義相對論和我們尚未想到的標(biāo)準(zhǔn)模型的某種其他擴展。”
(責(zé)任編輯:焦點)
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