地球可能处于一个正在扭曲宇宙的巨大宇宙气泡之中

据天文学家称，地球和整个银河系可能位于一个广阔的低密度太空区域内 - 本质上是一个宇宙空洞 - 这使得我们地区的宇宙膨胀速度比周围区域更快。这一假设为被称为“哈勃张力”的持续差异提供了一种可能的解释，并可能有助于确定宇宙的实际年龄（目前估计约为 138 亿年）。

在达勒姆举行的皇家天文学会全国天文学会议（NAM）上，最新研究结果表明，原始声波（被称为“本质上是大爆炸的声音”）支持这一概念。

埃德温·哈勃于1929年提出了哈勃常数，用来描述宇宙膨胀的速度。科学家通过测量天体的距离及其远离我们的速度来计算哈勃常数。

如果我们位于密度低于平均水平的区域，例如绿点，那么物质就会因为周围密度更高的区域更强的引力而远离我们，如红色箭头所示。图片来源：Moritz Haslbauer 和 Zarija Lukic

当基于早期宇宙观测（使用标准宇宙学模型）的预测表明宇宙膨胀速度比在附近现今宇宙中观测到的速度更慢时，挑战就出现了。这种不一致正是哈勃张力的本质。

朴茨茅斯大学的 Indranil Banik 博士解释说：“解决这种不一致现象的一个潜在原因是，我们的星系靠近一个巨大的局部空洞的中心。”

这会导致物质在引力的作用下被拉向空洞更高密度的外部，从而导致空洞随着时间的推移变得越来越空旷。随着空洞逐渐空旷，物体远离我们的速度会比没有空洞时更快。因此，这看起来就像是局部膨胀速度更快了。

他补充道：“哈勃张力很大程度上是一种局部现象，几乎没有证据表明膨胀率与更早时期标准宇宙学的预期不一致。因此，像局部空洞这样的局部解是解决这个问题的一种有希望的方法。”

为了使这一假设成立，地球和太阳系需要位于一个直径约 10 亿光年的巨大宇宙空洞的中心附近，物质密度比宇宙平均值低约 20%。

重子声学振荡（BAO）——“大爆炸的声音”——支持局部空洞的假说。图片来源：加布里埃拉·塞卡拉，圆周理论物理研究所

星系计数等观测数据为这一观点提供了一些支持，因为我们所在区域的星系密度似乎低于宇宙邻近区域的星系密度。

然而，如此巨大而明显的空洞的概念仍然存在争议，因为它与标准宇宙模型的预测相冲突，该模型认为物质在这些尺度上应该更均匀地分布在宇宙中。

尽管如此，Banik 博士在 NAM 2025 上展示的新数据表明，重子声学振荡 (BAO)——“大爆炸的声音”——支持局部空洞的观点。

他解释说：“这些声波只传播了很短的一段时间，当宇宙冷却到足以形成中性原子时，它们就会冻结在原地。它们就像一把标准尺，我们可以利用它的角度大小来绘制宇宙膨胀的历史。”

绘制宇宙膨胀历史的主要技术，例如超新星（或标准烛光）和宇宙精密计时器。图片来源：Indranil Banik 博士

他继续说道，“局部空洞会稍微扭曲BAO角尺度和红移之间的关系，因为局部空洞引起的速度及其引力效应会在宇宙膨胀引起的红移之上稍微增加红移。”

“通过考虑过去 20 年所有可用的 BAO 测量数据，我们发现空洞模型的可能性比无空洞模型高出约一亿倍，无空洞模型的参数设计符合普朗克卫星拍摄的 CMB 观测数据，即所谓的均质普朗克宇宙学。”

研究人员的下一步是将他们的局部空洞模型与其他方法（例如宇宙天文钟）进行比较，以估计宇宙膨胀的历史。

这涉及观察不再形成恒星的星系。通过观察它们的光谱（或光），可以发现它们包含哪些类型的恒星以及它们的比例。由于质量更大的恒星寿命更短，它们在较老的星系中不存在，这为确定星系的年龄提供了一种方法。

天文学家可以将这个年龄与星系的红移（即其光的波长被拉伸了多少）结合起来，从而告诉我们当星系的光向我们传播时，宇宙膨胀了多少。这将有助于揭示宇宙的膨胀历史。

编译自/scitechdaily