另一个天体侵犯的产物!天国学家:它违反了宇宙学原理

原标题:另一个自然界入侵的产物!天史学家:它违反了宇宙学原理

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基于宇宙学原理,固然宇宙中存在大气星系、星系团等结构,但在10亿光年的大规格上,宇宙应该是人均的。然则,陆续涌现的天法学观测却向其提出了挑衅。要是宇宙学原理是对的,那么一个惊悚的候选理论是:在更高维度的上空里,另一个大自然与我们的宇宙相遇,发生了这几个横亘几十亿光年的暧昧物体。

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在星罗密布的星系团间,一个直径20亿光年的重型空洞;

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由巨大的类星体构成,横亘40亿光年的弦;

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由高能的伽马射线暴构成,占据可观看宇宙6%的远大的环……

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乘机我们对自然界的观赛变得尤为通晓,天史学家发现了一多样伟大的结构,它们比大家原先所知的其他天体都要大。关于那一个构造的问题只有一个:它们原来都不应存在。

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巨型结构挑战宇宙学原理?

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地球在宇宙空间中的地方并不例外。这一眼光经哥白尼指出后,已经成了天教育家的主导共识。此后,天史学家该原理的适用范围延伸至整个宇宙:宇宙中尚无别的特殊的职分,那也被称作宇宙学原理。在恒星系统、星系和星系团层面上恐怕有部分不均匀的地点,可是在更大的标准上,宇宙应该是均衡的。宇宙中不应该有星系组成的高大的墙,不应有有冷静的地点,也不应有出现巨大的构造。

于是,近期涌现出的觉察搞得天史学家们有点紧张。不过解决方法也一如既往充满争议。有啄磨者宣称这个伟大的组织是另一个维度的阴影。即使他是对的,我们将可以首次验证,在大家的天体之外还有另一个天体存在。而且由于这一个巨大的协会并不是大家宇宙中的实体,宇宙学原理也照样创造。

大自然中留存杰出区域的想法是为现代宇宙学所不容的。U.K.朴茨茅斯高校宇宙学家Seshadri
Nadathur说:“自文艺复兴以来,大家富有的办事都是反对这一想法的。”这一理念也使得用广义相对论来诠释宇宙衍变的义务变得尤其复杂。“爱因斯坦方程在天体均一的前提下好解多了。”Nadathur说。但起码近来,宇宙学原理还唯有是一种猜测。没有任何凭证注解那是对的,而已有些证据如同更加多地不予这一理念。

就拿那个20亿光年宽的特大型空洞来说,它的发现者之一,西班牙华盛顿高能物理探讨所的András
Kovács说:“那有些大自然的星全面目比平均值要少10000个。”依据新型的数量,天史学家相信宇宙学原理在大体十亿光年的规格下一定是对的。在这一规格下,任意给定区域的物质多少都是相仿的。这些巨洞的拉长率大约超越这一界限一倍,看起来非凡显著。Kovács团队称那一个洞为超巨洞,并宠信那一个洞有可能表达宇宙微波背景辐射中英雄的冷斑,一个苦恼天史学家十几年的题目。

超巨洞还不到底最大的问题。二零一二年,大英帝国焦点兰开夏大学的罗吉尔Clowes团队公布发现了一个40亿光年长的宏伟线状结构,比超巨洞还要大一倍多。“我们登时想‘那是怎样?’很显眼这是不行不平凡的东西。”Clowes说。这几回并不是空中中有一个抽象,而是有的地方万分拥挤。这一构造被称作巨型超大类星体群,包括73个类星体(类星体是指极度久远,卓殊明亮的移位星系核)。天史学家在20世纪80年代中期就领会类星体总是聚在一块儿,然而规格如此高大的类星体群还史无前例。

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图中的棕色圆圈为洞察到的特大型超大类星体群。

二零一五年,匈牙利的天历史学探究社团意识了一个伟人的伽马射线暴(GRB)群,伽马射线暴即为由遥远星系暴发,能量极高、寿命短暂的能量发生。发射GRB的星系看起来组成了一个直径达56亿光年的圆环,占据了6%的可观望宇宙。“大家的确没有预料到会发现这么大的布局,”来自匈牙利康科利天文台,领导那项切磋的Lajos
Balázs说。那么些标准比宇宙学原理预见的宇宙应该展现均一结构的标准化还要大五倍。

宇宙学原理在我们对于宇宙的知情中占据了要命基本的任务,所以那样鲜明的反例让天史学家和宇宙学家都很不好受,甚至那些现象的发现者也不例外。谈到组合GRB大环的肯定闪光时,有人觉得其周围可能存在其余星系,那么些星系的光因为尚未GRB而显得没那么亮。那如同一间黑屋子中均匀分布着电灯泡,而假设只有一对是亮的,你就有可能对灯泡的分布得出错误的定论。“这么些大环并不一定违反了宇宙学原理。”
Balázs说。

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图表来源于:ESO/M。 Kornmesser

臃肿的宇宙膜

特大型超大类星体群同样引起了猛烈的辩论。“我以为那根本不是怎么着社团。”Nadathur说。二〇一三年,他发布了一篇商量Clowes团队数据解析算法的舆论,统计了任性分布的类星体在那种算法下形成布局的可能。他说:“纵然什么都不曾,用他们的算法也很可能看到某些结构。”可是类星体群的存在也尚无因而被一贯否定。

Nadathur认为超巨洞和类星体群一样,都是足以和宇宙学原理包容的。他说:“该原理并从未说不可能冒出起伏,只是说在大规格上自然界应该是人均的。”简单地说,就是超巨洞这样的布局并不是不能够出现,只是不会有太多。

然则萨斯喀彻温高校辩论物艺术学家Rainer
狄克认为,那种忽视宇宙巨型结构的做法是畸形的。事实上,他觉得接受那一个构造才能更好地掩护宇宙学原理。相反,那是其余维度侵入大家维度的第一手证据,大家原本平滑均一的大自然正是因为任何维度的纷扰才有了那几个至极的面貌。

本条提出如同胆大包天,不过它是基于坚实的争执功底提议的。一方面,我们所处维度之外的维度并不是哪些新东西。几十年来,许多理论学家都将附加维度的留存就是统一广义相对论和量子力学的最大希望。那多个理论共同组成了20世纪物农学的根基,前者处理的是规则很大的实体,后者处理标准很小的实体。假如将那三种截然不一致的辩解结合,就会获取可以囊括宇宙万物的万有理论。

由弦论延伸出来的M理论是万有理论的候选人之一,它认为咱们生活在11维的宇宙中,其中有7个维度都牢牢卷曲起来,以至于大家无能为力看出。M理论卓殊优雅,数学上也颇具吸动力,有不少影响力很大的拥护者。可是M理论有一个壮烈缺陷:没有艺术做出确切的预测,所以也就从不主意注解它是对的。迪克的办事将弦论拓展为了膜理论,而膜理论或许能够做出预见,也说不定解决宇宙学原理的题材。

膜理论的主题情想是,咱们的宇宙是一层四维的膜,这层膜漂浮在附加的维度中,那个额外维度里也有数以百万计一般的膜。那样的想法和我们已有的动力理论并不冲突,狄克(Dick)说,因为“你能够进入无限多的额外维度,但说到底还是能博得广义相对论”。

即使其余的膜因为占用额外的维度而一筹莫展直接观看,但膜理论认为我们也许可以观测到邻近的膜和大家的膜重合时爆发的职能。

那就是说那对于宇宙学原理的题材有何样辅助啊?为了测量遥远物体的离开,天国学家利用了红移效应。他们选用分光计将物体发出的光分解得到光谱线。任何远离我们的物体的光波波长,都会出于宇宙膨胀而增加,变得更红,所以光谱线也就会向光谱的红端移动。物体的偏离越远,远离我们的进程就越快,谱线就移动得愈多。如若天教育家看到众多实体都有一致的红移,那么就会将它们认定为某种结构,比如GRB大环和重型超大类星体群。

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然而,在膜交界的区域,我们对红移的测量就有可能现身差错。在这么些处境下,一层膜的光子会对另一层膜的带电粒子施加力的功能,那种场合被狄克称为膜串扰。他说:“那将改成重合区域氢原子能级间的偏离。”在那几个能级间移动的电子释放或接受光子,发生谱线,我们又凭借这几个谱线确定它们和地球的离开。

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只是如果膜串扰使能级间距缩紧,爆发光子的波长就会稍稍变长,那会发出和大自然膨胀无关的红移。即便你没能考虑到这点,认为红移都是由距离暴发的,那您计算得到的相距实际上是偏大的,那样一来,一些原来有实体的地点就如何都看不到了。

重新认识宇宙?

假设那一个模型是对的,膜重叠的区域将会暴发红移相同、看起来堆在一道的物体,同时发生看起来没有实体的区域,那么那就会让大家认为原来均匀平滑的天体出现重型结构和巨洞。那些理论可以同时解决类星体群、GRB大环和超巨洞三个问题,狄克说:“那几个协会都和膜串扰的或者结果符合。”

理所当然,事情一般不会这么简单。伦敦(London)州立大学科特兰分校的Moataz
Emam说:“要让那总体发生须求广大尺度,有的尺度看起来很难满意。”Emam同时提出,狄克的答辩中部分关于引力的倘若从前曾经受到强烈的批评,尤其是一对研商弦论的理论工笔者认为其与计量结果不符。“可是她的模型确实是能够检验的。”他说。

Emam称,观测天空中大自然密集区域和疏散区域相连的地点,可能会提供要求的凭据。考虑到具有大型结构的红移偏差都是千篇一律的,膜重合的答辩可能真正说得通。

斯隆数字巡天(SDSS)提供了根本最详细的大自然三维图像,在它的佑助下,狄克(Dick)正布置搜索数据库来获取援助自己辩解的多寡。他说:“那将会变成平行宇宙存在的坚固证据。”那样的觉察不仅会解决天法学观测中最复杂的题目,也会给弦论一个试行基础。

只是他排除宇宙中最大的物体的必要,或许会造成新的劳苦出现。比如我们宇宙之外的膜,将挑衅大家对本人在大自然中的地位的认知,并使宇宙均一性的定义变得毫无意义。在含有有很多膜的周边宇宙中,宇宙学原理或许根本不值得保留。回到博客园,查看越来越多

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