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科学家发现宇宙结构增长速度远慢于预期,暗能量成因受到质疑!

作者:知识科普策

宇宙试图告诉我们一些事情:物理学家的发现并不符合爱因斯坦的理论。

科学家们预计随着宇宙的演化,大型宇宙结构将以一定的速度增长。密集的区域,如星系团,将变得更加密集,而宇宙的空洞将扩大。但来自密歇根大学的研究人员发现,这些大型结构的生长速度比爱因斯坦的广义相对论所预测的要慢。

天文物理学家还发现,由于暗能量加速了宇宙的全局膨胀,抑制了宇宙结构的增长,这一效应甚至比理论预测的更加明显。研究结果已发表在《物理评论快报》杂志上。

宇宙是如何工作的?

星系遍布宇宙,宛如一张巨大的宇宙网。它们的分布不是随机的,它们有一种倾向来聚集在一起。事实上,整个宇宙网络起初是在早期宇宙中的微小物质团簇,逐渐演化成独立的星系,最终形成了星系团和星系丝线。

随着时间的推移,最初的小物质团簇通过引力相互作用从局部区域吸引并积累了更多的物质。随着密度的增加,最终,该区域将在自身引力作用下崩溃。

宇宙不仅由物质组成。科学家们长期以来认为宇宙还包含一种神秘的成分,被称为暗能量。它在全局范围内加速了宇宙的膨胀。如果是这样,它将产生与大型结构相反的影响。

换句话说,如果引力加强了物质的扰动,将其转化为大尺度结构,那么暗能量则像减震器一样,减弱了这些扰动并减缓了结构的增长。通过研究宇宙结构的形成和生长,科学家可以了解引力和暗能量的性质。

这正是新研究的作者所做的,阮明是研究的主要作者,他是密歇根大学物理系的研究员和博士后研究员,德拉甘·胡特尔教授参与了研究。他们使用了多个宇宙学探测仪器,研究了宇宙时间内大尺度结构的生长。

科学家们做了什么?

科学家们可能发现的生长速度差异在接近今天的时间段内变得越来越明显。这些不同的观测单独和联合起来表明了生长的抑制。研究的作者得出结论,也许他们需要“某种新的物理学”来解释标准模型中的问题。

标准模型是描述所有基本粒子的电磁、弱相互作用和强相互作用的理论结构。它在2000年代经过实验证实了夸克的存在后,获得了现代形式。

他们发现了什么?

这些结果潜在地有助于解决宇宙学中所谓的S8紧张问题。S8是描述宇宙结构增长的参数。这种张力产生在科学家们使用两种不同的方法来确定S8值时。第一种方法使用宇宙微波背景辐射的光子,指出S8值更高,而不是基于星系弱引力透镜效应的测量和星系团聚集的测量得到的值。

然而,这两种方法都不能帮助测量当前时间的结构增长,只能对更早的时间进行测量,然后将这些测量结果外推到现在,假设标准模型。根据新研究的作者的说法,他们的结论将使两个S8值完全吻合。

接下来怎么办?

物理学教授德拉甘·胡特尔强调道:“我们对异常的生长抑制的高度统计显著性感到惊讶。坦白地说,我有一种感觉,好像宇宙正试图告诉我们一些事情。现在,作为宇宙学家,我们的任务是解释这些结果,”。

科学家们写道,他们希望进一步加强结构增长被抑制的统计证据。他们还希望回答更复杂的问题:为什么结构的增长速度比标准模型中的暗物质和能量预测的速度要慢。这种效应的原因可能与暗能量和暗物质的新属性或其他相对论和标准模型未曾考虑的扩展有关。

科学家发现宇宙结构增长速度远慢于预期,暗能量成因受到质疑!
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