如果我们知道宇宙中所有星系都在以某个速度相互远离威尼斯人信息

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宇宙的年龄究竟有多大?或者说,宇宙大爆炸究竟是在什么时候发生的?如果你对天文学一往情深,你就能轻启朱唇,含情脉脉地说出138亿年这个销魂的宇宙年龄;而如果你和天文学已情意绵绵,渐入佳境,你对“137.98
±
0.37亿年”这个数值可能就不会陌生了,这是2013年普朗克卫星得到的最佳观测结果。

不过,最近由诺贝尔物理学奖得主、美国天体物理学家亚当·里斯(Adam
Riess)领导的一项研究却发现,宇宙可能出大问题了,其膨胀速度比科学家们此前计算的整整提高了9%,这就意味着宇宙可能比我们想象的更加年轻。根据研究人员的最新估算,宇宙的年龄实际应该是在125亿年到130亿年之间——突然之间就年轻了这么多,宇宙听到后一定会欢呼雀跃,愁眉顿舒——年轻就是有力量,长都要长得快一些!

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计算宇宙年龄的关键在于准确测量宇宙的膨胀速度,如果我们知道宇宙中所有星系都在以某个速度相互远离,我们就可以估算出它们当初紧密地聚集在一起是在什么时候——大爆炸由此拉开序幕,时间和空间也由此诞生。

里斯领导的团队一直在观测宇宙中的标准烛光——遥远的Ia型超新星,发现了宇宙正在加速膨胀的证据,并因此获得了2011年诺贝尔物理学奖。近年来,里斯的团队利用哈勃望远镜,对大麦哲伦星云中的70颗亮度周期性变化的恒星,宇宙中离我们更近的另一种标准烛光——造父变星进行了观测。研究人员通过对这些变星距离的精确测量,重建了宇宙距离阶梯——就像我们在距离地球较近的太空中制造了一把更准确的尺子,然后用它去测量更加遥远的距离。

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经过对造父变星的多年观测,里斯团队算出了哈勃常数的最新数值——即宇宙随时间膨胀的速度——是74千米/秒/百万秒差距。意思就是说,星系离我们的距离每增加100万秒差距,它远离我们而去的速度就会增加74公里/秒;换句话说,宇宙空间正在以这个速度不断膨胀,从而让所有星系都不得不跟着一起相互远离。就像你在气球上粘上一些硬币,随着气球越吹越大,硬币之间的距离也会不断变大,而它们互相远离的速度,就是气球的“哈勃常数”。

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这个数值和通过另一种方法得到的宇宙常数差距很大。这种方法就是利用卫星对早期宇宙进行观察,通过在X射线和微波波段对高红移星系团的观测,宇宙微波背景辐射各向异性的测量,以及光学调查等,科学家们综合测定的哈勃常数为67千米/秒/百万秒差距左右。

67还是74?这绝对是一个大问题!一个是基于目前宇宙测量获得的宇宙膨胀速度,一个是基于早期宇宙的测量,由于观测技术和手段的不断改进,这两个数值应该说都是越来越准确,那么它们之间的差异或矛盾究竟应该如何解决呢?

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造父变星亮度的周期变化

里斯和一些科学家认为,这两种估算应该都是正确的,这就意味着宇宙在膨胀中出现了大问题,必须有新的“物理学”来解释这种差异。“要么我们犯了一些我们无法找到的错误,要么宇宙中还有一些我们没有找到的东西。”

目前的猜想是,宇宙大爆炸后不久,还发生了第三次暗能量事件,促使宇宙膨胀速度超过了科学家们的预测;或者宇宙中还有一种新的亚原子粒子,其移动速度接近光速,导致了宇宙更快速地膨胀,这些快速粒子可以称为“暗辐射”,其中包括我们已知的中微子;还有一种可能就是,暗物质与正常物质、辐射的相互作用,比我们以前假设的更加强烈,从而推动宇宙膨胀加剧。

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去年10月,科学家们已经提出,还有第三种方法可以测定哈勃常数,那就是引力波事件的信息。随着引力波干涉仪的不断升级,科学家们刚刚才信心满满地表示,未来已经可以每周都探测到引力波事件了。相信通过测量哈勃常数这一影响我们宇宙根本的重要数值,科学家们将揭开越来越多的宇宙奥秘。

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